Альбом течений жидкости и газа - Ван-Дайк М.
Скачать (прямая ссылка):
36. Отрыв у передней кромки пластинки с турбулентным обратным присоединением. Пластинка тоже установлена под углом атаки 2,5°, но при более высоком числе Рейнольдса, равном 50000. Теперь пограничный слой, прежде чем присоединиться
обратно, становится турбулентным и поэтому охватывает короткую рециркуляционную область. Воздушные пузырьки визуализируют течение воды. Фото ONERA. [Werle, 1974]
37. Глобальный отрыв над пластинкой под углом атаки. По мере увеличения угла атаки локальная зона ламинарного отрыва у передней кромки, показанная выше, быстро распространяется в направлении задней кромки. В данном случае, при числе Рейнольдса 10000 и угле атаки 20°, отрыв течения имеет место на всей верхней поверхности. Фото ONERA. [Werle, 1974]
28
38. Ламинарный отрыв на искривленной стенке.
Воздушные пузырьки в воде показывают отрыв ламинарного пограничного слоя, число Рейнольдса которого, рассчитанное по расстоянию от передней кромки, равно 20000 (передняя кромка здесь не показана). Поскольку пограничный слой
свободен от пузырьков, он проявляется слева в виде тонкой темной линии и отрывается по касательной вблизи начала выпуклой поверхности, оставаясь ламинарным там, где видна темная линия, а затем становится неустойчивым и турбулентным. Фото ONERA. [Werle, 1974]
39. Турбулентный отрыв при обтекании прямоугольного выступа на пластинке. Высота выступа велика по сравнению с толщиной набегающего на него ламинарного пограничного слоя. Течение практически плоское, поэтому рециркуляционная
область перед выступом оказывается замкнутой, тогда как в аналогичном трехмерном течении, показанном на фото 92, она открыта и растекается в стороны по бокам. Фото ONERA. [Werle, 1974]
29
40. Обтекание кругового цилиндра при Re = 9,6. В
противоположность картине, показанной на фото 24, здесь ясно видно, что произошел отрыв и образовалась пара рециркуляционных вихрей. Цилиндр движется в бассейне с водой, содержащей алюминиевый порошок, и подсвечивается све-
товым ножом под свободной поверхностью. Экстраполяция результатов подобных экспериментов на случай неограниченного потока указывает на возможность отрыва при Re = 4 - 5, тогда как большинство численных расчетов дает Re = 5-7. Фото Sadatoshi Taneda
41. Обтекание кругового цилиндра при Re = 13,1.
По мере увеличения скорости неподвижные вихри начинают вытягиваться в направлении потока. Найдено, что их длина линейно растет с ростом числа Рейнольдса, пока течение не становится неустойчивым при значении Re, превышающем 40. [Taneda, 1956а]
42. Обтекание кругового цилиндра при Re = 26.
Расстояние вниз по потоку до центров вихрей также линейно возрастает с ростом числа Рейнольдса. Однако поперечное расстояние между центрами вихрей возрастает по закону, скорее близкому к закону квадратного корня. Фото Sadatoshi Taneda
зо
43. Обтекание кругового цилиндра при Re = 24,3-
Другое изображение того же течения получается при движении цилиндра в масле. Мелкие магниевые опилки освещаются световым ножом, идущим от дугового прожектора. Два темных клина
под кругом представляют собой некоторый оптический эффект. Измерялись длины отрезков траекторий отдельных частиц; это позволяло определить поле скоростей с точностью до 2%. [Coutanceau, Bouard, 1977]
44. Обтекание кругового цилиндра при Re = 30,2. Течение остается здесь по-прежнему вполне установившимся, причем рециркуляционный след имеет длину более одного диаметра. Стенки бассейна, отстоящие от цилиндра на 8 его диаметров, при таких скоростях оказывают весьма малое влияние. Фото Madeleine Coutanceau, Roger Bouard
31
45. Обтекание кругового цилиндра при Re = 28,4. ность цилиндра была покрыта сгущенным моло-
Здесь была сделана видимой только самая граница ком, и сам цилиндр приведен в движение в воде,
рециркуляционной области. Для этого поверх- [Taneda, 1955]
46. Обтекание кругового цилиндра при Re = 41,0.
Эта картина примерно соответствует верхнему пределу для существования установившегося течения. Далеко вниз по потоку след уже начал совершать синусоидальные колебания. На границе ре-
циркуляционной области возникают мелкие нерегулярные утолщения, однако они затухают по мере приближения к заднему концу этой области. [Taneda, 1955]
47. Обтекание кругового цилиндра при Re = 2000.
При таком числе Рейнольдса можно уже по-настоящему говорить о пограничном слое. В передней части этот слой ламинарен, затем он отрывается и разрушается, превращаясь в турбулентный след. Точки отрыва, продвигающиеся вперед по мере возрастания числа Рейнольдса,
здесь уже достигли своего предельного положения в направлении вверх по потоку, находящегося впереди сечения максимальной толщины. Визуализация осуществляется с помощью воздушных пузырьков в воде. Фото ONERA. [Werle, Gallon, 1972]
48. Обтекание кругового цилиндра при Re = 10000.
При скорости, в пять раз превышающей скорость потока на предыдущем снимке, картина течения не претерпевает серьезных изменений. Коэффициент сопротивления, следовательно, остается почти по-
