Экспериментально изучены формирование и развитие локального размыва грунта вблизи опор мостовых переходов, которые находятся друг за другом. Представлен механизм образования локального размыва грунта перед мостовыми опорами и указаны физические процессы формирования и развития вихревых систем вокруг мостовых опор. Отмечены особенности образования локального размыва, его характерные масштабы и форма размыва. Показано, что совместное размещение двух мостовых опор приводит к увеличению глубины размыва на 15 % перед передней по потоку мостовой опорой, по сравнению с глубиной размыва перед одиночной опорой для сверхкритических скоростей движения жидкости на мелкой воде. В условиях глубокой воды и докритических скоростей потока или течения чистой воды глубина локального размыва грунта наоборот уменьшается на 20 % перед передней по потоку мостовой опорой.

Розв'язано задачу з виявлення когерентних вихрових структур Гьортлера у пристінній області вихрової камери. Визначено масштаби вихрових структур та їх зв'язок з характеристиками потоку та масштабами внесених збурень. Досліджено природні закономірності формування повздовжніх вихрових систем під дією масових сил, які виникають над обтічною поверхню вихрової камери з повздовжньою кривиною. Показано специфічні особливості виникнення вихорів Гьортлера та їх розвитку вниз за потоком над обтічною поверхнею.

Наведено результати експериментальних досліджень із вивчення генерації та розвитку підковоподібних і слідових вихорів, які обумовлені взаємодією потоку, що натікає, з трирядним пальним ростверком, встановленим на плоскій жорсткій поверхні. Для дослідів розроблено та створено вимірювальний комплекс, систему обробки й аналізу даних. Виготовлено мініатюрні термісторні датчики швидкості та п'єзорезистивні датчики швидкісного натиску. Візуально виміряно структуру вихрового потоку в області спряження ростверку та плоскої пластини за допомогою фарб і контрастного покриття, що змиваються водою. Вимірювання швидкості переносу вихрових структур поблизу моделей мостових опор здійснено термісторними датчиками, які знаходились у кореляційному блоці. Це дозволило знайти не тільки швидкість, але й напрямок руху великомасштабних когерентних вихорів у спряжених течіях. Установлено джерела локального та глобального розмиву грунту перед груповою опорою. Ними стали підковоподібні та слідові вихори, а також бічна течія між циліндричними палями. Інтенсивність підковоподібних вихорів і зсувних напруг на стінці збільшується в носовій і кормовій частинах трирядного ростверку. Групування опор та бічні течії призводять до порушення періодичності появи вертикальних торнадоподібних слідових вихорів позаду обтічних конструкцій. Найбільші зсувні напруги спостережено перед передніми опорами та між першою і другою боковими опорами трирядного ростверку.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.315

Рубрики:

Методи і апаратура для візуалізації і діагностики струмів

Шифр НБУВ: Ж16492 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.623.2

Рубрики:

Нерівномірний рух рідини у природних водотоках

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: З842.23-54 + В253.315

Рубрики:

Вимірювання потужності на високих частотах і в імпульсних колах

Методи і апаратура для візуалізації і діагностики струмів

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено та застосовано оригінальну методику вивчення структури течій в обмежених потоках (планування експерименту на підставі даних візуалізаційних досліджень). Вивчено структуру течій просторового характеру у вихровій камері та заглибленнях напівциліндричної та напівсферичної форми. Одержано кінематичні характеристики та виявлено загальні закономірності формування та розвитку цих течій, а також спектральні характеристики закручених потоків і встановлено характерні особливості спектрів у вигляді дискретних піків, зумовлених формуванням когерентних вихрових структур та їх викидами у межовий шар. Визначено види та типи вихрових систем, їх масштаб, частоту обертання, лінійну й обводову швидкість, а також місцезнаходження в обмежених потоках. Досліджено методи та засоби пасивного управління когерентними вихровими структурами, їх масштабами, частотами обетання та викидів у вихровій камері та заглибленнях різних розмірів і геометричної форми.

Представлено результати експериментальних досліджень формування та еволюції вихрової течії в напівсферичній лунці, розташованій на гладкій пластині. Поміряно взаємні кореляції і спектри поля пульсацій швидкості над обтічною поверхнею лунки та пластини і поля пристінного тиску на обтічній поверхні. Вказано характерні особливості зміни взаємних характеристик, одержані швидкості переносу джерел пульсацій швидкості та тиску. Для різних пар датчиків показано ступінь корельованості пульсацій швидкості та тиску і визначені напрями переносу корельованих сигналів.

Представлены результаты экспериментальных исследований воздействия поперечно обтекаемого полуцилиндрического углубления на пластине на осредненные и пульсационные составляющие продольной скорости вдоль пластины и над углублением. Исследования выполнены для ламинарного и турбулентного режимов обтекания. Показано, что полуцилиндрическое углубление на плоской поверхности, обтекаемое поперечным потоком, вызывает изменение в структуре пограничного слоя, создавая зоны ускорения и торможения потока над пластиной. При увеличении скорости обтекания значения пульсационных составляющих продольной скорости увеличиваются в пристеночной и логарифмической областях пограничного слоя, а осредненные продольные скорости уменьшаются как над углублением, так и вблизи него по всей толщине пограничного слоя.

Проведено експериментальні дослідження особливостей формування когерентних вихрових структур усередині півсферичної лунки на плоскій поверхні. Встановлено, що залежно від режимів течії у лунці генеруються симетричні та асиметричні великомасштабні вихрові структури і дрібномасштабні вихори, які викликають появу дискретних піків у спектрах пульсацій швидкості та тиску на характерних частотах і хвильових числах.

Наведено експериментальні дослідження з вивчення характеристик примежового шару над плоскою пластиною з напівциліндричною канавкою, яка обтікається поперечним потоком. Встановлено, що формування вихрового руху усередині заглиблення суттєво впливає на профілі поздовжньої швидкості у примежовому шарі, на товщину витіснення, товщину втрати імпульсу та формпараметр. Обрана методика дослідження робить достатньо інформативними дані, що одержані використанням однониткового датчика термоанемометра. Виявлений характер змін інтегральних характеристик примежового шару перед заглибленням, над ним та за ним відображає вплив дисипативних та інерційних ефектів на структуру течії як уверх проти потоку, так і за ним, дозволяє визначити зони розташування когерентних вихрових структур в порожнині канавки, оцінити умови та, частково, природу їх виникнення.

Наведено результати експериментів вивчення впливу локальної напівциліндричної канавки на гідравлічно гладкій плоскій поверхні, на джерела псевдозвукових пульсацій, структуру турбулентного примежового шару і його кінематичні та спектральні характеристики. Представлено дані візуальних досліджень особливостей вихрового руху в середині заглиблення та над обтічною плоскою поверхнею. Вимірювання за допомогою дротяних термоанемометрів показали, що в середині канавки формуються когерентні вихрові системи різних масштабів, які періодично викидаються в примежовий шар. У результаті взаємодії турбулентного примежового шару, циркуляційного руху всередині канавки та викидів вихрових систем із неї з'являються локальні області зростання та зменшення місцевої швидкості, які характеризують процеси прискорення або гальмування потоку поблизу заглиблення. У спектральних залежностях пульсацій швидкості, заміряних усередині напівциліндричної канавки та поблизу неї, виявлено дискретні піки. Вони відповідають частоті обертання великомасштабного вихору всередині канавки, частоті його викиду назовні у примежовий шар і першій зсувній моді Розіте автоколивань для заглиблення. З віддаленням від канавки взаємодія примежового шару й енергоємних псевдозвукових джерел гідродинамічного шуму, породжених вихровим рухом всередині заглиблення, зменшується і турбулентний примежовий шар відновлюється.

Наведено результати експериментальних досліджень особливостей формування вихрових структур усередині напівсферичної лунки на гідравлічно гладкій плоскій поверхні та поля швидкості, яке вони генерують. Експерименти проводились в аеродинамічній трубі та гідродинамічному лотоку за допомогою візуалізації течії і вимірювання швидкості дротяними й плівковими термоанемометрами. Візуалізація димом, контрастними барвниками та водорозчинними покриттями показала, що усередині лунки генеруються квазістійка великомасштабна вихрова структура та дрібномасштабні вихори, які викидаються назовні з лунки. Ці вихрові структури зароджуються із циркуляційної течії усередині лунки та зсувного шару, який утворюється під час відриву примежового шару з передньої стінки лунки. Вихрова течія усередині лунки обумовлює появу дискретних піків у частотних й хвильових спектрах швидкості на частотах низькочастотних коливань вихрової течії, на частотах обертання та викиду великомасштабної вихрової структури і на частотах автоколивань вихрових структур зсувного шару.

Наведено результати експериментальних досліджень характерних особливостей обтікання пари овальних заглиблень на гідравлічно гладкій плоскій пластині. Одержано профілі пульсацій поздовжньої швидкості та вивчено поля пульсацій динамічного та пристінного тиску усередині та на обтічній поверхні пари нахилених під кутом 30 градусів до напрямку потоку овальних лунок, а також в їх околі. Одержано інтенсивності та частотні спектри пульсацій динамічного та пристінного тиску над лунками на обтічній поверхні лунок та поблизу них. Найбільші рівні пульсацій пристінного тиску відзначено на кормових стінках лунок. У спектрах пульсацій тиску спостерігаються тональні складові, які відповідають частотам коливання вихрової течії усередині лунок і частотам викидів великомасштабних вихрових структур із лунок назовні. У серединному перерізі між овальними лунками на відстані до 2-х їх діаметрів не спостерігалося взаємодії вихрових структур, що викидались із кожної з лунок. Інтенсивність тональних осциляцій у спектрах пульсацій тиску, характерних для вихрового руху всередині лунок, зменшувалася з віддаленням від них, а примежовий шар поступово відновлювався.

Проведено візуальні дослідження характерних особливостей обтікання пари овальних заглиблень на гідравлічно гладкій плоскій пластині. Установлено, що в залежності від режиму течії усередині овальних лунок формуються потенційні та вихрові течії з викидом вихрових структур назовні з лунок у примежовий шар. За умов ламінарного обтікання вихровий рух усередині лунок не спостерігається, а має місце неінтенсивне коливання рідини, яка заповнює лунки. Зі збільшенням швидкості потоку в лунках з'являється відрив примежового шару, а усередині овальних лунок формуються зсувний шар, потенційна та циркуляційна течії. Потенційна течія має місце поблизу передніх за потоком стінок лунок, а циркуляційна течія генерує великомасштабний спіралеподібний вихор, який має джерело на передніх сферичних частинах лунок. За умов турбулентного режиму течії потенційний рух зникає, а формується інтенсивний вихровий рух. В передніх сферичних частинах лунок генеруються великомасштабні веретеноподібні вихори, які викидаються назовні з лунок у примежовий шар. Викид великомасштабних вихрових систем відбувається з частотами, яким відповідає число Струхаля 0.05. Взаємодії вихрових структур, що викидаються з кожної лунки, у серединному перерізі між овальними лунками та в їх ближньому сліді не спостерігається.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.315

Рубрики:

Методи і апаратура для візуалізації і діагностики струмів

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлено результати експериментальних досліджень особливостей формування та розвитку когерентних вихрових структур у напівциліндричній траншеї, а також статистичні характеристики поля швидкостей. Визначено масштаби, місцезнаходження когерентних вихрових структур усередині траншеї. Показано вплив вихрового руху в заглибленні на примежовий шар над пласкою поверхнею з локальною напівциліндричною траншеєю.

Розробка засобів підвищення ефективності процесів масо- і теплообміну на обтічних поверхнях та їх гідроакустичних якостей в об'єктах енергетичної, аерокосмічної та морської техніки. Мета дослідження - визначення особливостей формування і просторово-часових характеристик полів пульсацій швидкості та пристінного тиску в потоках уздовж поверхонь із локальними перешкодами у вигляді поперечно обтічних напівциліндричної канавки на плоскій стінці та кільцевої перешкоди на поверхні гнучкої видовженої гідроакустичної антени. Термоанемометричні, гідроакустичні вимірювання в потоках при обтіканні перешкод і спектральний аналіз статистичних характеристик пульсацій швидкості й тиску в досліджуваних системах. Експериментально визначені зони й умови утворення вихорів різних частотних діапазонів, екстремуми спектральних густин потужності пульсацій швидкості та пристінного тиску, взаємодія, викиди та зриви вихорів поблизу обтічних поверхонь із локальними перешкодами в достатньо широких діапазонах чисел Рейнольдса. Висновки: на основі отриманих просторово-часових характеристик пульсацій швидкості та пристінного тиску, а також виявлених характерних особливостей їх спектрів визначено гідромеханічні механізми тепломасообмінних і гідроакустичних процесів у досліджуваних системах. Результати роботи можуть бути використані при проектуванні таких систем та відкривають перспективу спрямованого керування зазначеними процесами з метою підвищення їх ефективності.

Наведено результати експериментальних досліджень із метою вивчення особливостей формування відривних і вихрових течій в околі поперечно обтічного циліндра (ПОЦ) на поверхні гідравлічно гладкою жорсткої поверхні (ЖП) і визначення просторово-часових характеристик джерел пульсацій пристінного тиску (ПСТ). Дослідження проведено в лабораторних умовах на ПОЦ, які були розташовані на плоскій ЖП. Поле пульсацій ПСТ вимірювалося групою мініатюрних п'єзокерамічних датчиків пульсацій тиску, які були встановлені врівень з обтічної ЖП перед циліндром і в його слід. Результати досліджень оброблено та проаналізовано за допомогою математичного апарата теорії ймовірності та математичної статистики. Встановлено, що інтенсивність пульсацій ПСТ у відривних областях в околі ПОЦ у кілька разів є вищою, ніж в умовах обтікання гідравлічно гладкої поверхні. З віддаленням понад 100 діаметрів ПОЦ прикордонний шар відновлюється. Виявлено, що зі збільшенням діаметра ПОЦ і з наближенням до кормової частини циліндра рівні спектрів збільшуються. Зі збільшенням діаметра циліндра збільшуються низькочастотні компоненти пульсацій тиску, які генеруються великомасштабними вихровими структурами (ВМВС). Когерентність поля пульсацій ПСТ зменшується зі збільшенням діаметра циліндра, а фаза взаємного спектра лінійно змінюється в області низьких частот. Установлено, що зі збільшенням відстані між датчиками корелованість пульсацій тиску зменшується, через виродження дрібномасштабних вихорів, і максимуми коефіцієнта кореляції мають місце за більшого часу затримки. У сліді ПОЦ ВМВС переносяться з більш високою швидкістю, ніж дрібномасштабні вихори.

Наведено результати експериментальних досліджень просторово-часових характеристик поля швидкості та тиску всередині напівсферичної лунки на плоскій поверхні. Установлено особливості формування та розвитку вихрових структур, які генерувалися всередині лунки, а також їх взаємодії з обтічною поверхнею лунки та прикордонним шаром. Отримано інтегральні, спектральні та кореляційні характеристики поля пульсацій швидкості, динамічного та пристінкового тиску. Визначено швидкості та напрями перенесення великомасштабних вихрових структур і дрібномасштабних вихорів усередині лунки. Встановлено частоти обертання та викидів великомасштабних вихорів, частоти осциляцій вихрової течії всередині лунки та автоколивань вихрових структур зсувного шару, їх субгармонікита гармоніки вищих порядків.