ПОПЕРЕЧНЕ ОБТІКАННЯ ЦИЛІНДРА НА ЖОРСТКІЙ ПОВЕРХНІ
DOI:
https://doi.org/10.17721/2706-9699.2021.1.11Ключові слова:
циліндр, плоска поверхня, датчики пульсацій тиску, спектр, кореляція, вихрові структуриАнотація
Наведено результати експериментальних досліджень з метою вивчення особливостей формування відривних і вихрових течій в околі поперечно обтічного циліндра на поверхні гідравлічно гладкою жорсткої поверхні і визначення просторово-часових характеристик джерел пульсацій пристінного тиску. Дослідження проведені в лабораторних умовах на поперечно обтічних циліндрах, які були розташовані на плоскій жорсткій поверхні. Поле пульсацій пристінного тиску вимірювалося групою мініатюрних п’єзокерамічних датчиків пульсацій тиску, які були встановлені врівень з обтічної жорсткою поверхнею перед циліндром і в його слід. Результати досліджень оброблялися і аналізувалися за допомогою математичного апарату теорії ймовірності та математичної статистики. Установлено, що інтенсивність пульсацій пристінного тиску в відривних областях в околі поперечно обтічного циліндра в кілька разів вища, ніж в умовах обтікання гідравлічно гладкої поверхні. З віддаленням понад 100 діаметрів поперечно обтічного циліндра прикордонний шар відновлюється. Виявлено, що зі збільшенням діаметра поперечно обтічного циліндра і з наближенням до кормової частини циліндра рівні спектрів збільшуються. Зі збільшенням діаметра циліндра збільшуються низькочастотні компоненти пульсацій тиску, які генеруються великомасштабними вихровими структурами. Когерентність поля пульсацій пристінного тиску 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 при більшому часу затримки. У сліді поперечно обтічного циліндра великомасштабні вихрові структури переносяться з більш високою швидкістю, ніж дрібномасштабні вихори.
Посилання
Bendat J.S., Piersol A.G. Random Data: Analysis and Measurement Procedures. NY: Willey, 2010. 640 p.
Voskoboinick V., Kornev N., Turnow J. Study of near wall coherent flow structures on dimpled surfaces using unsteady pressure measurements. Flow Turbulence Combust. 2013. Vol. 90, № 4. P. 709–722. https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9
Voskoboinick V.A., Grinchenko V.T., Makarenkov A.P. Pseudo-sound behind an obstacle on a cylinder in axial flow. Intern. J. Fluid Mech. Res. 2005. Vol. 32, № 4. P. 488–510. https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v32.i4.60
Voskoboinick V.A., Turick V.N., Voskoboinyk O.A. et al. Influence of the Deep Spherical Dimple on the Pressure Field Under the Turbulent Boundary Layer. Advances in Computer Science for Engineering and Education. ICCSEEA 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019. Vol 754. P. 23–32. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91008-6_3
Voskoboinick V.A., Voskoboinick A.A., Turick V.N., Voskoboinick A.V. Space and time characteristics of the velocity and pressure fields of the fluid flow inside a hemispherical dimple generator of vortices. J. Eng. Physics and Thermophysics. 2020. Vol. 93, № 5. P. 1205–1220. https://doi.org/10.1007/s10891-020-02223-3
Vinogradnyi G.P., Voskoboinick V.A., Grinchenko V.T., Makarenkov A.P. Spectral and correlation characteristics of the turbulent boundary layer on an extended flexible cylinder. J. Fluid Dyn. 1989. Vo. 24, № 5. P. 695–700.
Voskoboinick V.A., Makarenkov A.P. Spectral characteristics of the hydrodynamical noise in a longitudinal flow around a flexible cylinder. Intern. J. Fluid Mech. Res. 2004. Vol. 31, № 1. P. 87-100.
Voskoboinick V.A., Grinchenko V.T., Makarenkov A.P. Correlation characteristics of a wall pressure fluctuation field in a turbulent boundary layer induced by a longitudinal flow along a flexible extended cylinder. Intern. J. Fluid Mech. Res. 2003. Vol. 30, № 6. P. 644–650.
