Возникновение вихрей
Совершенно аналогичная картина наблюдается и при истечении жидкости через круглое отверстие с острыми краями в плоской стенке. Возникает поверхность раздела, которая начинает закручиваться и образует вихревое кольцо, увлекаемое струей жидкости. Красивые вихревые кольца можно получить следующим простым способом. В стенке небольшого ящика вырезается круглое отверстие с острыми краями; противоположная стенка делается упругой. Ящик наполняется дымом, например, табачным.
Если теперь ударить по упругой стенке ящика, то из круглого отверстия вылетит вихревое кольцо. Так как истечение воздуха из коробки очень быстро прекращается, то образования струи не происходит, и вылетевшее кольцо движется самостоятельно. При своем возникновении вихревое кольцо захватывает табачный дым и поэтому резко выделяется среди окружающего воздуха. Такие вихревые кольца очень устойчивы и распадаются только после того, как их энергия почти целиком поглощается трением.
Поперечный скачок скоростей получается, например, при обтекании пластинки, наклоненной под небольшим углом к направлению потока.
При таком обтекании на нижней стороне пластинки давление повышается, вследствие чего линии тока расходятся здесь вправо и влево. На верхней стороне пластинки, наоборот, давление понижается, что приводит здесь к загибанию линий тока по направлению к центру пластинки. Поэтому около заднего ребра пластинки поток под пластинкой, если смотреть из центра, движется к боковым ребрам, а над пластинкой, наоборот, — к середине пластинки. Следовательно, здесь должна образоваться поверхность раздела.
При установившемся течении абсолютная величина скорости одинакова на обеих сторонах поверхности раздела, так как давление изменяется непрерывно и все линии тока берут свое начало из невозмущенной области далеко перед пластинкой; следовательно, постоянная в уравнении Бернулли одинакова для всех линий тока. Поэтому скачок скорости на поверхности раздела имеет чисто поперечный характер. Как показывают наблюдения, такие поверхности раздела свертываются около боковых ребер пластинки и дают два вихря, которые можно проследить на всем протяжении пути, пройденного пластинкой. Исследование подобного рода явлений имеет очень важное значение для понимания действия крыльев самолета
Если теперь ударить по упругой стенке ящика, то из круглого отверстия вылетит вихревое кольцо. Так как истечение воздуха из коробки очень быстро прекращается, то образования струи не происходит, и вылетевшее кольцо движется самостоятельно. При своем возникновении вихревое кольцо захватывает табачный дым и поэтому резко выделяется среди окружающего воздуха. Такие вихревые кольца очень устойчивы и распадаются только после того, как их энергия почти целиком поглощается трением.
Поперечный скачок скоростей получается, например, при обтекании пластинки, наклоненной под небольшим углом к направлению потока.
При таком обтекании на нижней стороне пластинки давление повышается, вследствие чего линии тока расходятся здесь вправо и влево. На верхней стороне пластинки, наоборот, давление понижается, что приводит здесь к загибанию линий тока по направлению к центру пластинки. Поэтому около заднего ребра пластинки поток под пластинкой, если смотреть из центра, движется к боковым ребрам, а над пластинкой, наоборот, — к середине пластинки. Следовательно, здесь должна образоваться поверхность раздела.
При установившемся течении абсолютная величина скорости одинакова на обеих сторонах поверхности раздела, так как давление изменяется непрерывно и все линии тока берут свое начало из невозмущенной области далеко перед пластинкой; следовательно, постоянная в уравнении Бернулли одинакова для всех линий тока. Поэтому скачок скорости на поверхности раздела имеет чисто поперечный характер. Как показывают наблюдения, такие поверхности раздела свертываются около боковых ребер пластинки и дают два вихря, которые можно проследить на всем протяжении пути, пройденного пластинкой. Исследование подобного рода явлений имеет очень важное значение для понимания действия крыльев самолета

Реклама

Свойства жидкостей и газов