Альбом течений жидкости и газа - Ван-Дайк М.
Скачать (прямая ссылка):
183. Пузырь, поднимающийся в неньютоновской жидкости. Пузырь объемом 13 см3 поднимается при числе Рейнольдса, меньшем 0,1, в вертикальной трубе диаметром 8,2 см (на снимке не видна), заполненной 3,5%-ным водным раствором окиси полиэтилена. Эта жидкость обладает выраженными неньютоновскими свойствами - вязкостью, быстро уменьшающейся с ростом напряжения сдвига, и значительной упругостью. Пузырь теряет симметрию передней и задней частей, которую он имел в ньютоновской жидкости, и становится заостренным в хвостовой части. Фото М. Coutanceau, P. Thizon. [van Wijngaarden, Vossers, 1978]
184. Пузырь со сферической головкой и ламинарным следом. След пузыря невидим ни для невооруженного глаза, ни для камеры. Снимок, сделанный шлирен-методом при числе Рейнольдса, рассчитанном по радиусу эквивалентной сферы и равном 90, показывает ламинарный тороидальный вихрь, закручивающийся под пузырем со сферической головкой, поднимающимся в большом сосуде с минеральным маслом. Пузырь содержит 55 см3 воздуха. [Wegener, Parlange, 1973]. Воспроизведено с разрешения из Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 5. © 1973, by Annual Reviews Inc.
108
185. Пузырь со сферической головкой и «юбками», шающей 200 сПз, за всем нижним краем пузыря
Пузыри, содержащие 50-100 см3 воздуха, подни- или за его частью начинает тянуться тонкая пелена
маются в минеральном масле. При скоростях, газа. [Wegener, Sundell, Parlange, 19711
больших примерно 40 см/с, и вязкости, превы-
186. Пузырь со сферической головкой и турбулентным следом. На снимке показан пузырь, содержащий 11 см3 воздуха и поднимающийся в воде. При числе Рейнольдса, рассчитанном по эквивалентному радиусу пузыря и равном 5100, снимок шлирен-методом выявляет вполне турбулизо-ванный след. Граница между турбулентной и ламинарной жидкостью по своему виду сравнима с тем, что показано на фото 151. [Wegener, Sundell, Parlange, 1971]
L_-_______.... лм ¦ ¦ “Л* & FT-** «пт
¦УЩ & А
-б-
|§Щ| и Щ % J- - ¦"*----г
187. Коллапс пузыря вблизи свободной поверхности. Эта серия последовательных снимков показывает рост и коллапс пузыря пара в воде вблизи свободной поверхности вода-воздух. Пузырь был создан посредством высоковольтного искрового разряда между двумя датчиками. Во время роста и коллапса пузыря в воздух проникает снизу заостренная струйка воды, уравновешенная другой
тонкой водяной струйкой, которая при коллапсе внедряется в пузырь сверху вниз. Для исключения эффектов плавучести эксперимент выполнялся в режиме свободного падения. Скорость съемки составляет 11 ООО кадров в секунду, а квадратная сетка в нижней части каждого кадра имеет сторону ячейки 25 мм. [Blake, Gibson, 1981]
О • Щ t т ?
*
188. Коллапс пузыря вблизи стенки. Эта серия последовательных снимков демонстрирует коллапс сферического пузыря в неподвижной воде вблизи плоской твердой поверхности (темная размытая граница в нижней части каждого кадра). Пузырь создается на расстоянии 4,5 мм от стенки при помощи сфокусированного пучка света от рубинового лазера и начинает коллапсировать после своего
расширения до максимального радиуса, равного
1,1 мм. Процесс фотографировался со скоростью 75000 кадров в секунду. Освещение осуществлялось сзади сквозь пластинку из матового стекла. Светлое пятно в середине пузыря получилось в результате прохождения света, оставшегося неот-клоненным. [Lauterbom, 1980]
по
189. Струйка, выбрасывающаяся из пузыря вблизи стенки. На предыдущей серии последовательных снимков показан эффект образования высокоскоростной струйки, направленной вниз и образующейся на вершине пузыря при его коллапсе. В показанном здесь увеличенном изображении эта струйка просматривается как тонкая темная вертикальная линия, проходящая через светлое пятно в середине пузыря. Пройдя через почти пустую каверну, струйка ударяет о ее дао и увлекает за собой границу пузыря, образуя направленную в сторону стенки тонкую полость. Считается, что струйка простирается намного дальше, чем эта полость, и именно она является причиной кавитационной эрозии на поверхности твердой стенки. Горизонтальный диаметр пузыря составляет примерно 2 мм. [Lauterbom, 1980]
190. Кавитация в высокоскоростном потоке воды в сопле. Переход от простой капельной жидкости к сильно ускоренной двухфазной системе происходит в горловине сопла при расширении и особенно эффектно в подогретой жидкости. На верхнем левом снимке перегретая вода с температурой 204°С обнаруживает регулярные признаки начала кавитации с ядрами на стенке. Верхний правый снимок демонстрирует случай, когда ядер на стенке нет и
кавитация инициируется одиночными пузырьками в ядре потока, что приводит к периодическим колебаниям давления. На снимке внизу слева повышение частоты флуктуаций связано с задержкой кипения воды при температуре 133°С. Внизу справа показана кавитация в воде, содержащей воздух, при комнатной температуре. Фото Е. Klein, взято из DFG-Forschungsberichte, любезно предоставлено Н. Fiedler
