Главная > Разное > Вязкие течения с парадоксальными свойствами
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.2. Струйное обтекание шара

Задача о струйном обтекании шара демонстрирует многие разнообразные эффекты и еще ждет своего детального экспериментального и теоретического исследования. Факты же таковы. При центральном обтекании широкой струей картина мало отличается от безграничного обтекания шара как плохообтекаемого тела. Однако тонкой струей шар обтекается безотрывно. Переход между этими крайними случаями довольно резок и напоминает скачок; вполне вероятны гистерезисиые явления.

При нецентральном обтекании малый шар отталкивает струю, а большой притягивает, демонстрируя эффект Коанда, когда тонкая струя отклоняется шаром очень сильно. Таким образом, если шар имеет размер, превышающий диаметр струи, он ею втягивается в центр. На этом основано известное явление устойчивого подвешивания пингпопговского шарика в вертикальной или наклонной воздушной струе.

Менее известно поведение шара, лежащего на плоскости под падающей вертикальной струей воды. Проще всего этого сделать,

Рис. 11.

положив пингпонговский шарик на перевернутый стакан и поместив все это в раковине под водопроводным краном. Если струйка слабая и тонкая, шар располагается на ее оси и покоится. При увеличении интенсивности струи в некоторый момент шар теряет устойчивость и начинает периодически колебаться в некоторой плоскости. Дальнейший рост силы струи приводит к вращению этой плоскости вокруг оси струи. Далее колебания теряют регулярность и получается нечто вроде странного аттрактора: шар бешенно колеблется со случайными сбоями фазы и направления вращения плоскости колебаний, но, несмотря на большую силу струи, не выскакивает из нее!

Необычными свойствами обладает шар, подвешенный в воздушной струе, сформированной своеобразным «соплом» в виде отверстия между тремя другими касающимися между собой шарами. Вдали от такого «сопла» пробный шар висит, как и в струе из цилиндрической трубки (рис. 13, а). Но у пего есть, как это демонстрирует рис. 13, б, и второе устойчивое состояние в непосредственной близости от «сопла»! Если струя из этого «сопла» вытекает не в атмосферу, а в цилиндрическую трубу диаметра, несколько превышающего размер шара, то шар может занять равновесное положение у выходного конца трубы внутри или вне ее. Если шар толкнуть вииз, он достигает «сопла» и занимает второе устойчивое состояние. Эти явления играют немаловажную роль для понимания процессов в концентрированном зернистом слое [38].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление