ГИДРОДИНАМИКА И АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 3 ◊ с. 284-301

В. А. Воскобойник^*, А. А. Воскобойник^*, А. В. Воскобойник^*, В. М. Степанович^*, И. А. Хижа^*

^* Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, Украина

Вихревое движение внутри лунки сложной геометрии

Gidrodin. akust. 2018, 1(3):284-301

https://doi.org/10.15407/jha2018.03.284

ЯЗЫК ТЕКСТА: Украинский

АННОТАЦИЯ

В работе представлены данные визуального исследования особенностей генерации и эволюции вихревого течения воды внутри углублений на плоской поверхности в виде одиночных V- и Λ-образных лунок при обтекании их под разными углами. Лунки указанной геометрии были сформированы в результате сопряжения двух овальных фрагментов с удлинением 2. Скорости основного потока варьировались в пределах U=(0.1 ... 0.5) м/с, что соответствовало диапазону чисел Рейнольдса Re_d=Ud/ν=(4...20) x10³, рассчитанных по диаметру закругления лунки. Визуализация проводилась с помощью специально подобранных водорастворимых покрытий и контрастных красок с нулевой плавучестью, которые вводились в пристеночный слой потока. В условиях ламинарного течения внутри углублений сложной геометрии генерации вихревых структур не наблюдалось. Для переходного и турбулентного режимов течения внутри V-образной лунки формировались подковообоазные вихревые структуры, которые при увеличении скорости уменьшались в размерах и прижимались к отрывной стенке лунки. Одновременно в срединном сечении такой лунки наблюдались периодические выбросы пелены мелкомасштабных вихрей. Внутри Λ-образной лунки генерировались спиралевидные вихревые структуры, которые, периодически выбрасываясь и перемещаясь в следе за лункой, формировали пары продольных вихрей со взаимно противоположными направлениями вращения. При изменении угла наклона V- и Λ-образных лунок в плоскости пластины было отмечено изменение характера формирования и выброса вихревых структур. Для ламинарного течения число Струхаля выбросов потенциальной жидкости находилось в пределах от 0.05 до 0.14. В условиях переходного и турбулентного течений значения числа Струхаля выбросов вихревых разномасштабных структур и вихревой пелены возрастало с 0.15 до 0.5.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

углубление, визуализация течения, когерентная вихревая структура, вихревая пелена, выброс, число Рейнольдса, число Струхаля

ЛИТЕРАТУРА