Переход от турбулентного режима к ламинарному и длина ламинарного участка

    Ty-204

    Местный
    Уважаемые коллеги, прошу Вашей консультации.

    Суть вопроса:
    Есть турбулентный поток с линейной скоростью 50 м/с. Его необходимо при помощи профиля преобразовать в ламинарный, но с таким условием, чтобы за профилем длина ламинарного участка была не менее 70 м. Характерный размер сечения - 35 м. Вопрос - как определить профиль?
     
    Последнее редактирование:

    Ty-204

    Местный
    Благодарю за внимание к этой теме и антинубовский юмор :) , но если по серьёзу, то формулы для расчёта длины ламинарного участка за профилем не только не помнил/ не вспомнил, но и в доступной литературе не нашёл.
    (Предвидя возможные рекомендации замечу - формула Шиллера (L=67d) - не тот случай. Ансисом CFX не владею)
     

    timsz

    Старожил
    Так как ветка для чайников, имею право задать вопрос.))

    А турбулентный поток вообще можно с помощью профиля сделать ламинарным?
     

    Ty-204

    Местный
    Так как ветка для чайников, имею право задать вопрос.))
    Разумеется! :)
    А турбулентный поток вообще можно с помощью профиля сделать ламинарным?
    Можно, обеспечив Re<2000 через соответствующую высоту профиля. За профилем поток будет ламинарным, но через какое-то пройденное расстояние он снова перейдёт в турбулентный. Вот это самое расстояние как раз тоже зависит от высоты профиля. Но по какой формуле оно считается - то я не знамо потому и спрашиваю. :)
     
    Последнее редактирование:

    Air_116

    Местный
    Можно, обеспечив Re<2000 через соответствующую высоту профиля.

    Какой профиль ? Откуда вы взяли это число? - ведь это число число Re при котором течение жидкости в трубе круглого сечения будет ламинарным. Трубопровод рассчитываете? Тогда причем тут профиль?

    При обтекании, например, плоской пластинки (или профиля) воздухом, ПС можно считать ламинарным, если Re <485000. И уж на профиле никак нельззя превратить ТПС в ЛПС.

    Я так понимаю это задачка из гидравлики, потому что только там я встречался с формулой Шиллера (и то вскольз) и с определением " начального участка ламинарного течения - так скажите полное условие этой задачки.
     

    Ty-204

    Местный
    Да, обычный обтекаемый крыловой профиль.
    Откуда вы взяли это число? - ведь это число число Re при котором течение жидкости в трубе круглого сечения будет ламинарным.
    Всё верно, как утверждает К. Шютт, при Re>2000 поток будет ламинарным.
    При обтекании, например, плоской пластинки (или профиля) воздухом, ПС можно считать ламинарным, если Re <485000.
    Вы могли бы указать точный источник?
    И уж на профиле никак нельззя превратить ТПС в ЛПС.
    Значит, я неправильно понимаю материал Шютта, поэтому изложу более подробно.

    Есть флаг размером 35:70, обдуваемый сильным потоком воздуха (V=50 м/с). Из-за турбулентности флаг постоянно сильно полощется и в результате превращается в рваную тряпку. Требуется как-то устранить подобное явление. Автор этих строк подумал "А может, установить прямо перед флагом профиль, чтобы обеспечивал ламинарность потока по длине флага?" . Возможно, я в корне ошибаюсь, но иного способа в голову не приходит.
     

    Air_116

    Местный
    Всё верно, как утверждает К. Шютт, при Re>2000 поток будет ламинарным.

    Это относится только к жидкостям в трубах, да и то, более менее вязким так мы считали при расчетах режима течения в гидравлике.

    При обтекании плоских тел воздухом, Re ЛПС очень большой, как я говорил до 485000 ( дается и Мхиторяном, и Торенбиком в их трудах по аэрогидродинамике). Переходная зона ЛПС в ТПС лежит от 500000 до 1000000.

    Про вашу задачку про флаг, сказать ничего не могу - никогда с таким не сталкивался.
    Знаю только, что для снижения турбулизации воздушного потока в аэродинамических трубах ставят специальные решетки, гребешки,хонейкомбы, которые разбивают один большой турбулентный поток в множество маленьких, тем самым снижая его интенсивность и выравнивая поле скоростей - и этот метод довольно эффективен.

    Мы ставили опыт - ставили в аэр. трубе перед небольшой колеблющейся пластиной в потоке воздуха на некотором расстоянии впереди разные решетки, разной формы, с разными отверстиями - поток выравнивался, колебания уменьшались.
     
    Последнее редактирование:

    Ty-204

    Местный
    Огромный человеческий рахмат!
    для снижения турбулизации воздушного потока в аэродинамических трубах ставят специальные решетки, гребешки,хонейкомбы, которые разбивают один большой турбулентный поток в множество маленьких, тем самым снижая его интенсивность и выравнивая поле скоростей - и этот метод довольно эффективен.
    Можно ли какую-нибудь ссылку на серьёзную статью по этому вопросу?
     

    timsz

    Старожил
    "А может, установить прямо перед флагом профиль, чтобы обеспечивал ламинарность потока по длине флага?"
    Подозреваю, что сохраненный физически таким способом флаг потеряет всю свою флаговую ценность.))

    Что, конечно, ни в коей мере не уменьшает интерес к задаче)
     

    backfire

    Старожил
    Можно ли какую-нибудь ссылку на серьёзную статью по этому вопросу?
    надо гуглить про аэродинамические трубы, там и про хонейкомпы будет.

    Но вот сдается мне задача не решается таким образом - потому что флаг колеблется не из-за турбулентности. Допустим течение ламинарно и идет строго вдоль флага. Если на флаге образовался небольшой непрямолинейный участок то сразу, исходя из всенародно любимого Бернулли, у нас там где впадина - давление возрастет, а там где горб - упадет. Что прииведет к дальнейшему развитию возмущения. То есть флаг в потоке воздуха - неустойчивая система, при случайных возмущениях возникает сила, увеличивающая эти возмущения. А поток в атмосфере скорее всего ламинарный... Вот как раз турбулентный, возможно, будет меньше дергать флаг - не с собственной частотой колебания флага, а с частотой изменения давления в самом потоке.
     

    Ultranomad

    G-NODE
    backfire, ага, очень на то похоже. Но, по идее, технология борьбы с излишним полосканием флага остается все той же, что описана выше: мелкие турбулизаторы, обеспечивающие правильную частоту срыва вихрей.
     

    Air_116

    Местный
    Но вот сдается мне задача не решается таким образом - потому что флаг колеблется не из-за турбулентности. Допустим течение ламинарно и идет строго вдоль флага. Если на флаге образовался небольшой непрямолинейный участок то сразу, исходя из всенародно любимого Бернулли, у нас там где впадина - давление возрастет, а там где горб - упадет. Что прииведет к дальнейшему развитию возмущения. То есть флаг в потоке воздуха - неустойчивая система, при случайных возмущениях возникает сила, увеличивающая эти возмущения. А поток в атмосфере скорее всего ламинарный... Вот как раз турбулентный, возможно, будет меньше дергать флаг - не с собственной частотой колебания флага, а с частотой изменения давления в самом потоке.

    Во-первых: поток воздуха ламинарным быть не может - ламинарным может быть ПС вблизи обтекаемых им тел. (Ламинарное и турбулентное разделение ПС тоже довольно условное.) Атмосфера всегда имеет степень турбулизации, обычно очень малую,но все-таки. Говорить, что поток воздуха может быть "ламинарный" - не корректно и неправильно - он в любом случае турбулентный.

    Во-вторых: аэродинамика флага не подается обычному рассчету, например как аэродинамический расчет плоской пластины в потоке. Флаг - тело, как вы правильно заметили, не упругое, и имеет свои собственные колебания, которые могут увеличиваться при действия внешних возмущающих факторов ( колебний давления при обтекании турбулентным потоком воздуха), что при воздействии мощного скоростного напора и колебания давления в самом потоке в итоге и приводит к разрушению. Тут даже можно проводить в некотором роде аналогию с флаттером крыла и баффитнгом оперения - там элементы тоже теряют свою жесткость.

    В любом случае проблема решается конструктивными методами - увеличение жесткости и прочности самого флага. Выравнивание параметров потока (уменьшение интенсивности большого вихря путем разбиения на множество малых вихрей) как в аэродинамических трубах, большого эффекта не даст.
     

    backfire

    Старожил
    Говорить, что поток воздуха может быть "ламинарный" - не корректно и неправильно - он в любом случае турбулентный.
    я про то, что в данной постановке задачи степень этой турбулентности неважна - флаг будет колебаться даже если считать поток ламинарным.
     

    Пpoчнист

    Местный
    В любом случае проблема решается конструктивными методами - увеличение жесткости и прочности самого флага. Выравнивание параметров потока (уменьшение интенсивности большого вихря путем разбиения на множество малых вихрей) как в аэродинамических трубах, большого эффекта не даст.

    И мне так кажется. Тут в основном обычный колебательный процесс. И бороться с ним надо, исходя из обычной физики колебаний, т.е. играясь размерами, массой, жесткостью и характеристиками демпфирования.
     
    A

    Из-за турбулентности флаг постоянно сильно полощется и в результате превращается в рваную тряпку.
    Кремль поставил перед Сколково задачу?

    И бороться с ним надо, исходя из обычной физики колебаний, т.е. играясь размерами, массой, жесткостью и характеристиками демпфирования.
    Мы сейчас о флаге ведь говорим, да? :D