ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие крупномасштабных структур с пристеночной турбулентностью из "Турбулентный пограничный слой" К первой группе отнесем результаты исследований, посвященных изучению кинематики пристеночной турбулентности, а именно, изучению формы, масштаба и характера эволюции крупномасштабных упорядоченных структур, а также их взаимосвязи с мелкомасштабными движениями, сопровождающими процессы обновления подслоя. [c.57] Вторая группа вопросов связана с результатами исследований механизма течения, приводящего к цикличности выбросов замедленной жидкости из пристеночной зоны течения во внешнюю область пограничного слоя. Сюда относятся и исследования взаимной обусловленности между образованием крупномасштабных упорядоченных структур (а также выбросами) и холмовидными образованиями на внешней границе пограничного слоя. [c.57] В последней наблюдается резкое ускорение мгновенной скорости потока. Этот момент приходится на середину временного интервала, в течение которого наблюдаются высокочастотные интенсивные пульсации параметров потока (момент детекции) при опознавании процесса обновления подслоя по методу VITA [1.51] с использованием критерия (1.1). Иллюстрацией этому может служить рис. 1.21, где приведена последовательность мгновенных профилей скорости в пристеночной области турбулентного пограничного слоя до и после момента детекции (соответствующего г = О на графике) [1.51]. Следует отметить, что по данным [1.51] средняя длительность каждой вспышки высокочастотных пульсаций скорости составляет около 25 % от полного периода обновления подслоя (т. е. от среднего периода между двумя последовательными вспышками). [c.60] В ПЛОСКОСТИ, перпендикулярной к стенке. [c.61] Визуальные исследования упорядоченных структур в турбулентном пограничном слое с применением дымовой визуализации [1.89] показали, что наиболее типичным элементом течения в пограничном слое является вихрь, который при относительно малых числах Рейнольдса (Re 500) выглядит как вихревая петля (/ на рис. 1.44), при умеренных значениях Ре (от 500 до 2000) —как подковообразный вихрь (2 на рис. 1.44), а при значениях Ре 2000 —как шпилькообразный вихрь (3 на рис. 1.44). [c.61] 89] показано, что типичная крупномасштабная вихревая структура представляет собой регулярную последовательность следующих друг за другом вытянутых подковообразных вихрей (рис. 1.45), порождаемых на обтекаемой стенке, причем каждый такой вихрь создает благоприятные условия для порождения следующего за ним вихря. Угол наклона этих вихрей к стенке составляет около 45°. Вершины этих вихрей, представляющих внешнюю границу крупномасштабной вихревой структуры, образуют прямую линию, наклоненную к стенке под углом около 20°. В [1.89] считается, что вершины подковообразных вихрей суть не что иное как типичные вихри, которые в опытах [1.83] наблюдались на кормовой части крупномасштабной вихревой структуры. [c.61] С помощью визуализации взвешенных в потоке частиц в условиях турбулентного течения в открытом гидроканале. По результатам этих опытов в [1.90 предложена следующая схема возникновения когерентных структур в пристеночной турбулентности. Турбулентное течение вблизи стенки характеризуется наличием зоны с большим напряжением сдвига в области вязкого подслоя с высоким уровнем завихренности, которая в начале является двумерной. Под воздействием возмущений вихревые нити принимают волнообразную форму, концентрируясь в виде более интенсивных вихревых жгутов, которые по закону Био-Савара поднимаются от обтекаемой стенки и вытягиваются под действием среднего течения, образуя таким образом подковообразный вихрь в буферной (переходной) зоне пограничного слоя (рис. 1.46а). [c.63] По этой схеме между жгутами пары крупномасштабных продольно ориентированных вихрей, согласно закону Био-Савара, происходит подъем замедленной жидкости, что соответствует выбросам. В то же время между двумя парами продольных вихрей по этому же закону происходят вторжения ускоренной жидкости по направлению к стенке. В результате вторжения на стенке образуется тонкий слой с высоким напряжением сдвига, т. е. создаются условия для порождения новой серии подковообразных вихрей и крупномасштабного продольного вихря. Обратим внимание на то, что, согласно рассмотренной схеме, новый продольный вихрь расположен (по г) между двумя предыдущими продольными вихрями, т. е. крупномасштабные вихревые структуры в виде пар продольно ориентированных вихрей располагаются на обтекаемой поверхности в шахматном порядке. [c.63] Вернуться к основной статье