Pyörteinen katu

Pyörrekatu (myös Karmanin polku Theodore Karmanin kunniaksi ) - pyörteiden ketjut , joita havaitaan, kun neste tai kaasu virtaa laajennettujen sylinterimäisten kappaleiden (tai muiden lineaarisesti pitkänomaisten huonosti virtaviivaisten profiilien) ympärillä, jonka pituusakseli on kohtisuora jatkuvan liikesuuntaan nähden keskikokoinen.

Pyörteiden erottuminen tapahtuu vuorotellen kehon molemmilla puolilla; irtoamisen jälkeen pyörteet muodostavat kaksi ketjua rungon taakse, yhden ketjun pyörteiden pyörimissuunta on päinvastainen kuin toisen pyörimissuunta.

Ilmiö voidaan havaita vain rajoitetuilla Reynoldsin luvun arvoilla (esimerkiksi sylintereillä alue ulottuu 47:stä 10 5 :een ). Radan mitat riippuvat virtaviivaisen rungon koosta, ja radan leveyden ja vierekkäisten pyörteiden välisen etäisyyden välillä on lineaarinen suhde.

Kuten missä tahansa turbulentissa virtauksessa, runko kokee vetoa, joka kasvaa radan leveyden myötä.

Tekniikassa

Vortex-virtausmittarit käyttävät sitä tosiasiaa, että pyörteen taajuus f ensimmäisessä approksimaatiossa on verrannollinen virtausnopeuteen v ja riippuu dimensiottomasta kriteeristä Sh ( Strouhal -luku ) ja shedderin leveydestä d [1] [2] :

Pyörteiden irtoamisen aiheuttamien aaltojen taajuuden mittaaminen mahdollistaa virtausnopeuden määrittämisen kosketuksettomalla tavalla.

Vortex-kaistat ovat myös vastuussa eolisen harpun kielten värähtelystä .

Suurin osa pyörteiden leviämisestä koneenosien ja teknisten rakenteiden ympärille on kuitenkin enimmäkseen tekninen ongelma rakenteellisen vaurioitumisen riskin vuoksi. Esimerkiksi kolme Ferrybridgen voimalaitoksen kahdeksasta jäähdytystornista romahti 1. marraskuuta 1965 tuulen 130 km/h nopeudella aiheuttaman pyörteen leviämisen vuoksi [3] . Pyörrekadun muodostuminen johtuu korkeiden rakenteiden - tornien , pilvenpiirtäjien , savupiippujen - heilumisesta . Erityisen vaarallista on resonanssiheilahdus , jossa pyörteiden muodostumistaajuus osuu tai on lähellä rakenteen vaakavärähtelyjen luonnollista mekaanista taajuutta, mikä usein johtaa tuhoon, joten tällaisia ​​rakenteita suunniteltaessa käytetään mallintamista puhallusmalleilla. tuulitunneleissa . _

Pyörrekadun muodostumisen estämiseksi käytetään useita tekniikoita:

• Virtaviivaiseen runkoon on kiinnitetty pitkä litteä levy, joka sijaitsee virtauksen varrella tulevaa virtausta vastakkaiselta puolelta. Tämä levy estää sylinterin molemmilta puolilta katkeavien pyörteiden vuorovaikutuksen ja siten heikentää telaketjua. Tätä tekniikkaa voidaan soveltaa vain niissä tapauksissa, joissa virtauksen suunta on muuttumaton suhteessa virtaviivaiseen runkoon.

• Sylinterimäisiin torneihin on lisätty " spoilereita " - eräänlainen jättiläinen ruuvikierre. Nämä yksityiskohdat estävät kaksiulotteisen virtauksen muodostumisen ja pyörteiden vuorottelevan irtoamisen [4] . Samanlaista tekniikkaa käytetään auton antennien suunnittelussa.
• Rakenteen halkaisija vaihtelee korkeudeltaan, mikä johtaa erilaiseen pyörteiden irtoamisen taajuuteen eri korkeuksilla ja näin vältetään synkroninen pyörteiden irtoaminen rakenteen koko korkeudelta.

Tapauksissa, joissa on mahdotonta estää pyörteen muodostumista muuttamalla aerodynaamista muotoa, esimerkiksi kun tuuli virtaa voimalinjojen johtojen ympärillä, johtojen tärinää ja tärinää, jotka johtavat johtojen katkeamiseen niiden kohdissa. kiinnitys eristimiin, vaimentuvat erityisillä tärinänvaimentimilla.

Muita faktoja

Ennen Karmania pyörrekadun löysi N. E. Zhukovsky tutkiessaan Dubois-paradoksia ("On the Dubois Paradox", 1891). Hän havaitsi sen pyörteiden ketjuna, joka muodostuu, kun vesivirta virtaa tasaisen levyn ympäri, joka on asennettu kohtisuoraan virtaukseen nähden. Huomio kiinnitettiin, koska levyn takana oleva pyörteiden ketju poikkesi havaitusta kuviosta, kun itse levyä liikutettiin tyynessä vedessä.

Muistiinpanot

1. ↑ Kremlevsky P.P. Virtausmittarit ja aineiden määrän laskurit. Hakemisto. - Toim. 5., per. ja muita .. - Pietari. : Mashinostroenie, 2002. - 409 s. - 3000 kappaletta.
2. ↑ Kiyasbeyli A. Sh., Perelshtein M. E. Vortex-mittauslaitteet. - M . : Mashinostroenie, 1978. - 152 s.
3. ↑ Ford, David N. Kun tekniikka epäonnistuu: 1900-luvun merkittäviä teknologisia katastrofeja, onnettomuuksia ja epäonnistumisia  / Neil Schlager. — Gale Research, 1994. - s  . 267 -270. - ISBN 0-8103-8908-8 .
4. ↑ Mitä spoilerit ovat ja miksi niitä tarvitaan savupiippuihin? (linkki ei saatavilla) . Haettu 24. marraskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 5. lokakuuta 2016. (määrätön) 

Kirjallisuus

• Pyörrepolku // Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja  : [30 nidettä]  / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M .  : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Hienoa norjalaista Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4163337-4