Stradă vortex

Strada vortexului (de asemenea , calea lui Karman în onoarea lui Theodore Karman ) - lanțuri de vârtejuri care sunt observate atunci când fluide sau gaze curg în jurul corpurilor cilindrice extinse (sau alte profile liniar alungite slab raționalizate) cu o axă longitudinală perpendiculară pe direcția de mișcare a continuului mediu.

Separarea vârtejurilor are loc pe rând pe ambele părți ale corpului; după vărsare, vârtejurile formează două lanțuri în spatele corpului, sensul de rotație al vârtejurilor dintr-un lanț este opus sensului de rotație din celălalt.

Fenomenul poate fi observat numai la valori limitate ale numărului Reynolds (de exemplu, pentru cilindri, intervalul se extinde de la 47 la 10 5 ). Dimensiunile pistei depind de dimensiunea corpului raționalizat și există o relație liniară între lățimea pistei și distanța dintre vârtejurile adiacente.

Ca și în cazul oricărui flux turbulent , caroseria experimentează rezistență, care crește odată cu lățimea pistei.

În tehnologie

Debitmetrele vortex folosesc faptul că frecvența vortexului f în prima aproximare este proporțională cu viteza curgerii v și depinde de criteriul adimensional Sh ( numărul Strouhal ) și de lățimea deversatorului d [1] [2] :

f = Sh · v / d .

Măsurarea frecvenței undelor cauzate de vărsarea vârtejurilor face posibilă determinarea vitezei curgerii într-un mod fără contact.

Benzile vortex sunt, de asemenea, responsabile pentru vibrația corzilor din harpa eoliană .

Cu toate acestea, în cea mai mare parte, vărsarea la scară largă a vârtejurilor în jurul pieselor de mașini și al structurilor de inginerie este o problemă tehnică din cauza riscului de defecțiune structurală. De exemplu, trei din cele opt turnuri de răcire de la centrala electrică Ferrybridges-a prăbușit la 1 noiembrie 1965 din cauza vărsării vârtejului cauzat de vânt cu o viteză de 130 km/h [3] . Formarea unei străzi vortex se datorează balansării structurilor înalte - turnuri , zgârie-nori , coșuri . Deosebit de periculoasă este balansarea rezonantă , în care frecvența formării vârtejului coincide sau este apropiată de frecvența mecanică naturală a oscilațiilor orizontale ale structurii, ceea ce duce adesea la distrugere, prin urmare, la proiectarea unor astfel de structuri, modelarea este utilizată prin modele de suflare. în tunelurile de vânt .

Pentru a preveni formarea unei străzi vortex, sunt utilizate mai multe tehnici:

În cazurile în care este imposibil să suprimați formarea unei străzi vortex prin schimbarea formei aerodinamice, de exemplu, atunci când vântul curge în jurul firelor liniilor electrice, vibrațiile și vibrațiile firelor, care duc la ruperea firelor în punctele lor. atașarea la izolatori, sunt suprimate de amortizoare speciale de vibrații.

Fapte suplimentare

Înainte de Karman, o stradă vortex a fost descoperită de N. E. Jukovsky , în timp ce studia paradoxul Dubois („Despre paradoxul Dubois”, 1891). El a notat-o ​​ca pe un lanț de vârtejuri format atunci când un curent de apă curge în jurul unei plăci plate instalate perpendicular pe flux. A fost atrasă atenția deoarece lanțul de vârtejuri din spatele plăcii diferă de modelul observat atunci când placa în sine a fost mutată în apă plată.

Note

  1. ↑ Kremlevsky P.P. Debitmetre și contoare ale cantității de substanțe. Director. - Ed. a 5-a, per. și suplimentar .. - Sankt Petersburg. : Mashinostroenie, 2002. - 409 p. - 3000 de exemplare.
  2. ↑ Kiyasbeyli A. Sh., Perelshtein M. E. Vortex mesuring instruments. - M . : Mashinostroenie, 1978. - 152 p.
  3. ↑ Ford, David N. Când tehnologia eșuează: dezastre tehnologice semnificative, accidente și eșecuri ale secolului XX  / Neil Schlager. — Cercetare cu vile, 1994. - P.  267 -270. - ISBN 0-8103-8908-8 .
  4. ↑ Ce sunt spoilerele și de ce sunt necesare pe coșuri de fum? (link indisponibil) . Consultat la 24 noiembrie 2013. Arhivat din original la 5 octombrie 2016. 

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice