Г л а в а 4. ОБТЕКАНИЕ ДВУХ КОНСОЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ.[ ...]
Видно, что профили скорости в зазоре для среднего сечения консольных цилиндров и любого сечения цилиндров большого удлинения подобны. Они свидетельствуют о малой скорости потока (зазор шириной один калибр) и о распространении такого течения почти на все пространство между крайними точками цилиндра в плоскости, перпендикулярной его оси. Здесь образуется сильно турбулизированная область, в которой жидкость движется в направлении, обратном набегающему потоку, что подтверждают измерения лазерным допплеровским анемометром, приведенные в работе [Савицкас Ю. Ю., 1988]. Ширина этой области обычно зависит от режима течения отрывающегося пограничного слоя и абсолютной величины числа Рейнольдса. В нашем случае она равна примерно 1,2с/, что соответствует ламинарному отрыву. Однако по мере приближения к свободному концу цилиндра поле скоростей в зазоре видоизменяется - область почти полного отсутствия течения сужается, максимумы интегральной интенсивности пульсаций скорости приближаются к оси симметрии системы из двух тел (рис. 4.7, а). Можно предположить, что сужение области обратных токов у верхнего основания примерно до 0,7с/ вызвано отрывом с боковой поверхности турбулентного пограничного слоя, инициируемого действием пограничного слоя, сходящего с торца переднего цилиндра. Также не исключено, что происходит затекание воздуха в зазор вследствие пространственного взаимодействия этих пограничных слоев. Ясно, что рассматриваемое течение отличается исключительно большой сложностью, вызванной совместным проявлением эффектов вязкости и вихревой природы, на которые накладывается турбулентность. Поэтому для более глубокого понимания изложенных экспериментальных данных нужна более широкая информация, в частности, измерения частотных и спектральных характеристик течения.[ ...]
В дальнейшем были измерены частоты схода вихрей за передним и задним цилиндрами при двух межцентровых расстояниях: 1/(1 = 1,7 и 4,0. Так как важнее всего было нахождение частоты пульсаций сил, действующих на цилиндры при периодическом отрыве вихрей, потребовалось измерять пульсацию скорости как можно ближе к цилиндрам. Точки измерения частоты отрыва вихрей за цилиндрами были удалены на расстояния 0,6с/ и 2,0с/ от их осей вниз по потоку (рис. 4.8). На рис. 4.8,6 для межцентрового расстояния //с/= 1,7 показано изменение числа БЬ по высоте за задним цилиндром, а на рис. 4.9 схематически изображены спектры пульсаций скорости, отвечающие этому случаю.[ ...]
Г л а в а 4. ОБТЕКАНИЕ ДВУХ КОНСОЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ.[ ...]
Точки измерения (рис. 4.9) находились на расстоянии двух калибров от цилиндра. Видно, что в спектре до высоты г/Н 0,6 выделяется один пик, с частотой, соответствующей числу БЬ = 0,14. По мере дальнейшего увеличения высоты пик сглаживается, превращаясь в низкий широкий максимум.[ ...]
То, что здесь не обнаруживается четкого отрыва вихрей, является следствием консольности цилиндров. В этой связи неясно - трехмерность течения в окрестности верхнего основания предотвращает отрыв вихрей с боковой поверхности или взаимодействие пограничных слоев разрушает на близком расстоянии сформировавшиеся вихревые структуры, а может быть, за счет повышенной турбулентности индуцируется иной режим обтекания.[ ...]
Г л а в а 4. ОБТЕКАНИЕ ДВУХ КОНСОЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ.[ ...]
При межцентровом расстоянии / = 4с/, когда для цилиндров бесконечного удлинения наблюдается режим обтекания, связанный с образованием вихревых дорожек за обоими цилиндрами, причем с одинаковой частотой схода вихрей (см., например, Zdravkovich М. М., 1982]), в случае консольных цилиндров по-прежнему наблюдаются разные частоты - за передним цилиндром по всей высоте БЬ 0,03 (см. рис. 4.8, д), а за задним 811 0,16 (рис. 4.8, е). Отметим, что за передним цилиндром до г/Н 0,8 пик в спектре широкий, а с приближением к торцу он становится все более узким (рис. 4.11).[ ...]
Г л а в а 4. ОБТЕКАНИЕ ДВУХ КОНСОЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ.[ ...]
Кроме того, в спектре появляется еще один пик, по-видимому, соответствующий гармонике основной частоты. Возникновение гармоники можно объяснить из общих представлений о естественном переходе ламинарного течения в турбулентный. Как известно [Качанов Ю. С., 1982], такой переход характеризуется тремя этапами: линейная неустойчивость, нелинейная неустойчивость, возникновение турбулентности. На первом этапе в согласии с линейной теорией происходит малое усиление возмущений таким образом, что нет взаимодействия возмущений различной частоты. Затем происходит нелинейное взаимодействие усиленных возмущений большой амплитуды, которое приводит в определенных случаях к усилению роста возмущений, т. е. возникновению гармоник. Наличие торца нарушает двумер-ность течения в следе, тем самым генерируются возмущения, способствующие образованию гармоник.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Распределение II и и в зазоре (а) и за задним цилиндром (б) при тандемном расположении двух консольных цилиндров |
 |
| Изменение числа БЬ по высоте при тандемном расположении двух консольных цилиндров |
 |
| Изменение спектров по высоте в следе за задним цилиндром при тандемном расположении |
 |
| Спектр пульсаций скорости в следе за задним цилиндром на расстоянии х/й = 0,6 |
 |
| Изменение спектров по высоте в следе за передним цилиндром |
 |