Альбом течений жидкости и газа - Ван-Дайк М.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы свести к минимуму возможные недоразумения, в необходимых случаях негативы были перевернуты, так что при отсутствии специальных указаний поток всюду движется слева направо, а тело - справа налево. Серия последовательных фотографий типа представленной на фото 76 всегда располагается так, чтобы ее можно было читать как страницу комикса-слева направо, а затем сверху вниз. Если нет других указаний, число Рейнольдса рассчитывается по диаметру.
Всюду, где это было возможно, я давал подписи к фотографиям на просмотр коллеге, отобравшему данный снимок или предоставившему его мне, однако ответственность за любые ошибки или недостатки всецело лежит на мне. В конце подписи к каждому рисунку указывается источник соответствующего снимка, а если снимок был опубликован, то ссылка на публикацию идентифицируется фамилией и годом издания. Я не делал попыток пересчета единиц измерения, так что в подписях можно обнаружить приятную смесь сантиметров с дюймами.
Я надеюсь, что если данное собрание будет воспринято благоприятно, то за ним последует расширенное второе издание. Поэтому я прошу читателей информировать меня о любых выдающихся фотографиях, старых или новых, которые могли оы заполнить пробелы настоящего издания, и, если это возможно, высылать мне такие фотографии.
Я выражаю благодарность многим друзьям и коллегам за щедрую поддержку, совет и помошь. Кроме тех, кто внес свой вклад в собрание и упомянут в подписях, в их число входят: Андреас Акривос, Холт Эшли, Дж. К. Бэтчелор, Эмос Клэри, Доналд Коулз, Говард Эммонс, Дж. Э. Фоуке Вильямс, Сидней Голдстейн, Уэйланд Гриффитс, Лесли Хоуарт, Р. Т. Джонс, Фрэнк Кулацки, Джон Лауфер, Джордж К. Ли, Джеймс Лайтхилл, Джеффри Лилли, Э. Руне Линдгрен, Джордж Г. Ланн, Д. У. Мур, М. В. Морковин, Э.-А. Мюллер, Дж. Лейт Поттер, Г. Рейхенбах, Энн Рейнольдс, К. Г. Рёзнер, Филип Сэффмен, Рэй Седни, Гельмут Собецки, Крйстофер Там, Стивен Трауготт, Эрнст Так, К. Дж. Внльямс и И Цзяшун.
Милтон Ван-Дайк
Обтекание цилиндра, расположенного поперек сверхзвукового турбулентного пограничного слоя. В
этом течении обнаруживается ряд явлений, изображенных на фотографиях в последующих главах. Круговой цилиндр диаметром 3,8 см и высотой 10 см прикреплен к окну сверхзвуковой аэродинамической трубы, где турбулентный пограничный слой имеет толщину 2,2 см. Число Маха свободного потока равно 2,50, а число Рейнольдса, рассчитанное по диаметру, равно 735000. След отошедшей головной ударной волны получен при помощи искрового освещения в виде темной кривой, типичной для теневых картин. Выше по потоку тонкая пленка легкого масла, нанесенная на окно, отмечает линию первичного отрыва потока. За этой линией можно видеть поверхностные линии тока возвратного течения в первом из двух подко-
вообразных вихрей, оборачивающихся вокруг передней части цилиндра. Непосредственно вниз по потоку от головной волны параллельная ей и имеющая несколько неправильную форму линия представляет нормальную часть нестационарной маховской ножки, проникающей внутрь пограничного слоя из трехволновой конфигурации, возникающей при отрыве. Непосредственно перед цилиндром виден след линии обратного присоединения, связанной с гораздо меньшим вторым подковообразным вихрем. В ближнем следе две большие темные точки указывают положение смерчеподобных вихрей, которые поднимаются с поверхности, изгибаются вниз по потоку и затем продолжаются в виде пары концевых вихрей. [Sedney, Kitchens, 1975]
1. Обтекание круга в лотке Хил-Шоу. Подкраска позволяет увидеть линии тока в воде, текущей со скоростью 1 мм/с между двумя стеклянными пластинками, отстоящими на расстояние одного миллиметра. На первый взгляд представляется парадоксальным, что наилучший способ получения безотрывной картины плоского потенциального
обтекания затупленного тела, которая была бы испорчена отрывом в реальной жидкости даже при самой малой вязкости, состоит в переходе к противоположному крайнему случаю ползущего течения в узком зазоре, для которого влияние сил вязкости является определяющим. Фото D. Н. Peregrine
10
2. Обтекание полутела Рэнкина в лотке Хил-Шоу. Вязкая жидкость вводится через отверстие слева в однородный поток той же жидкости между стеклянными пластинками, отстоящими на 0,5 мм. Краска выявляет как внешние, так и внутренние линии тока плоского потенциального обтекания полубесконечного тела. Небольшая размытость линий тока объясняется тем, что расход жидкости, подводимой к источнику, менялся за время экспозиции. [Taylor, 1972]
3. Обтекание наклонной пластинки в лотке Хил-Шоу. Аналоговое устройство Хил-Шоу не может представить течение с циркуляцией. Поэтому здесь видны линии тока потенциального обтекания наклонной пластинки при нулевой подъемной силе.
Краска течет в воде между стеклянными пластинками, отстоящими на расстоянии 1 мм. Фото D. Н. Peregrine
4. Обтекание наклонного профиля в лотке Хил-Шоу. Краска в потоке масла выявляет линии тока плоского потенциального обтекания профиля NACA 64А015 под углом атаки 13°. Однако, в силу того что в течении Хил-Шоу циркуляция не может создаться, условие Чаплыгина - Жуковского на
