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

5.4. Некоторые свойства закрученных потоков

Вращающиеся потоки — это большая область гидродинамики, в которой нередко проявляются удивительные эффекты. Прежде всего следует упомянуть «столбик» Тейлора — Праудмена [50]. Эффект состоит в следующем. Пусть быстро вращающийся, как целое, поток медленно обтекает диск, ось которого параллельна оси вращения Тогда за диском возникает резкая «тень» огромной длины, где тогда как вне «столбика»

Другое неожиданное явление — эффект Ранка — наблюдается при сильном вращательном движении сжимаемого газа. Если в вихревую камеру подводить воздух под достаточно высоким

давлением (порядка 5—10 атм), то в выходной диафрагме камеры температура воздуха оказывается сильно переменной по радиусу, причем приосевая зона охлаждается, а периферийная нагревается против начальной температуры воздуха перед камерой. Это относится не только к термодинамической, но и к температуре торможения, что говорит о перераспределении полной энергии потока. В лучших конструкциях, предназначенных для получения холода, температура на оси достигает 200 °С при исходной комнатной температуре. Исследованию эффекта Ранка посвящено множество работ, например монография [99]. По этому вопросу регулярно созываются специальные конференции. Тем не менее природа эффекта Ранка до сих пор представляется довольно загадочной. Во всяком случае, пока не создано адекватной бесспорной теории явления.

Другим кругом эффектов, связанных с вращением потока, являются наблюдаемые неоднозначности режимов и гистерезис. Явления такого рода издавна привлекали внимание исследователей и служили весьма чувствительным пробным камнем для соответствующих теоретических построений. Таковы метастабильные состояния при отрывном течении в диффузоре, вихревой клапан [202] и, вообще, вневмоника. Приведем новые примеры, связанные с неоднозначностью режима течения.

Если к выходному центральному отверстию вихревой камеры поднести плоский экран, способный отверстие полностью закрыть, то это и происходит, т. е. на короткое время экран «прилипает» к отверстию под действием разрежения в приосевой зоне камеры. Однако тотчас давление в камере возрастает и экран отталкивается. В итоге он около некоторого положения вблизи выходного отверстия совершает правильные колебания, издавая сильный звук.

Отметим, что мощные автоколебания в вихревых камерах возникают и без экрана, причем природа этого явлепия выяснена не до конца. Если, прилагая некоторое усилие, экран оттянуть от выходного отверстия камеры, то при определенных условиях за ним формируется струя и после удаления экрана сохраняется прямоточный режим истечения из камеры. Но если в том же режиме экран просто сдвинуть вбок, освобождая выход потоку, то вместо прямоточной струи возникает разомкнутый режим истечения, сопровождающийся сильным подсосом в приосевой области.

Еще одним неожиданным эффектом является «противовраще-иие» тонкого стержня, соосно вставленного в центральное выходное отверстие вихревого охладителя [135].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление