Взаимодействие турбулентных пятен

На рис. 4.25 представлены единичные и осредненные по ансамблю осциллограммы как отдельных, так и взаимодействующих соосных следующих одно за другим) турбулентных пятен. Можно отметить, что и в этом случае подтверждается гипотеза об их независимости развития при перекрытии. Причем скорость распространения фронтов пятен практически совпадает с аналогичным параметром для уединенного турбулентного пятна рис. 4.26). [c.149]

Таким образом, главным различием сценариев перехода при низкой и повышенной степени турбулентности набегающего потока является то, что в последнем случае течение в пограничном слое, на начальной стадии перехода, сразу становится модулированным в поперечном направлении полосчатыми структурами, а роль волн Толлмина — Шлихтинга, которые могут существовать в таких условиях, может заключаться еще и в их взаимодействии с полосчатыми структурами, в результате чего генерируются высокочастотные волновые пакеты, трансформирующиеся в турбулентные пятна. [c.220]

Все это объясняется тем, что в турбулентном потоке с сильно устойчивой стратификацией турбулентность распространена не повсеместно, а пятнами она относительно быстро возникает и исчезает и тесно связана с внутренними волнами. Взаимодействие внутренних волн и турбулентности иллюстрируется показательным опытом Филлипса, который также описывается и анализируется [c.195]

Впервые экспериментальное исследование взаимодействия двух уединенных турбулентных пятен было проведено Элдером [Elder, 1960] на плоской пластине при Re = 0.4 Ю . Турбулентные пятна были инициированы электрическим разрядом одновременно в двух точках, разнесенных по трансверсальной координате. Перемежаемость измерялась в положении датчика термоанемометра внутри пограничного слоя. Результатом работы стало подтверждение предположения Эммонса о независимости развития пятен [Emmons, 1951 ]. [c.149]

В экспериментах [Грек и др., 1987] турбулентные пятна изучались при числах Рейнольдса, в 2 раза превышающих аналогичный параметр в экспериментах Элдера. На рис. 4.24 показана картина взаимодействия пятен. Видно, что по мере распространения пятен вниз по потоку повышается степень их перекрытия, а размеры в трансверсальном направлении растут по линейному закону, причем каждое пятно развивается независимо от другого, сохраняя характеристики их раздельного развития по крайней мере в области, близкой к стенке. [c.149]

Возможные взаимодействия между волнами Толлмина — Шлихтинга и крупномасштабными структурами — паффами, генерируемыми импульсным трехмерным источником, изучались авторами [Грек и др., 1991 Грек, Козлов, 1992]. Волны возбуждались вибрирующей лентой, и взаимодействие возмущений давало нелинейный волновой пакет, который развивался в турбулентное пятно. Этот процесс наблюдался даже при уагювиях, когда пафф и волны Толлмина — Шлихтинга затухали, если генерировались раздельно. [c.201]

Как показали исследования [Грек и др., 1991 Козлов, 1992], при взаимодействии затухающего вниз по потоку паффа с волной Толлмина — Шлихтинга возникает нарастающий волновой пакет, трансформирующийся в турбулентное пятно. Высокочастотный волновой пакет, находящийся на паффе, в результате пространственной эволюции которого происходит, с одной стороны, перекачка высокочастотной энергии в низкочастотную (что приводит к усилению интенсивности полосчатых структур), а с другой — локализация максимума интенсивности в узкой области переднего фронта полосчатых структур (где непосредственно развивается высокочастотный волновой пакет), создает условия для возникновения турбулентного пятна в данном месте. [c.213]

В процессе взаимодействия с затухающими волнами Толлмина — Шлихтинга на паффе возникает нелинейный волновой пакет, трансформирующийся вниз по потоку в турбулентное пятно. На рис. 5.32, 5.33 представлены структуры возмущений, реализуемых в процессе раздельного и совместного развития волны и паффа. Видно, что интенсивность паффа увеличивается более чем на порядок, тогда как его характерный поперечный масштаб уменьшается. В частности, увеличение поперечной локализации возмущений выражается в росте [c.213]

Как видно из графиков рис. 5.34, во время процесса взаимодействия локализованных возмущений с двумерной волной Толлмина — Шлихтинга и его эволюции вниз по потоку реализовано два механизма взаимодействия. При вдуве волна Толлмина — Шлихтинга взаимодействует с наклонными волнами, генерируемыми на краях паффа, а при отсосе взаимодействие происходит непосредственно на паффе. В процессе эволюции возмущений при вдуве ниже по потоку генерируются новые паффы, а при отсосе реализуется зарождающееся турбулентное пятно. [c.216]

Волновые пакеты, которые можно наблюдать при дымовой визуализации естественного перехода при повышенной степени турбулентности набегающего потока (см. рис. 5.25), трансформирующиеся вниз по потоку в турбулентные пятна, качественно подтверждают один из возможных механизмов их генерации через процесс взаимодействия полосчатых структур с волнами Толлмина — Шлихтинга. На рис. 5.35 показана картина дымовой визуализации процесса взаимодействия естественных полосчатых структур при Ти = 1.5 % с двумерной искусственной волной Толлмина — Шлихтинга В результате взаимодействия возмущений на полосчатых структурах формируется волновой пакет (на картине визуализации — нескольких периодов высокочастотного возму1цения). Вниз по потоку данное высокочастотное возмущение преобразуется в турбулентное пятно. [c.216]

На рис.5.11 показан пример поля завихренности, полученный при моделировании инерционного интервала переноса энстрофии (этот и два последующих рисунка взяты из работы ). На рисунке показаны линии равной завихренности. Темные пятна указывают на области с высокой завихренностью, характеризуемые большой плотностью изолиний. Эти области имеют близкие размеры и получили название когерентных структур , хотя это название нельзя признать удачным. Правильнее говорить об изолированных вихрях, которые, как будет видно из дальнейшего изложения, слабо взаимодействуют с окружающим их турбулентным потоком. Именно эти изолированные вихри и являются причиной возникновения столь крутых спектров. В цитируемой работе был проведен интересный эксперимент. Изолированные вихри разрушались искусственно таким образом, что при этом не изменялось распределение энергии по спектру (это делается путем внесения случайных сдвигов фаз в фурье- компоненты). В результате спектральное распределение энергии возвращалось к виду (5.15). [c.57]

Взаимодействие внутренних волн и турбулентности в жидкости с сильно устойчивой стратификацией не сводится только к перераспределению волновой энергии турбулентностью, которое было рассмотрено в предыдущем параграфе. Турбулентность в устойчиво стратифицированной жидкости имеет своеобразную пространственную структуру. Наблюдения, в частности в верхнем термоклине океана, показывают, что она сосредоточена в блинообразных слоях — пятнах турбулентности, простирающихся в горизонтальном направлении на расстояния, значительно превышающие их толщину [70, 73, 101]. Эти блинообразные пятна оказываются резко ограниченными и сравнительно долго живущими. Даже после затухания турбулентности жидкость в них долго остается перемешанной. Поэтому возникновение и развитие пятен перемешанной жидкости в устойчиво стратифицированной среде представляет значительный интерес, в частности (см. ниже), в связи с тонкой структурой и микроструктурой океана. [c.223]

Рис. 4.24. Развитие и взаимодействие двух турбулентных пятен, разнесенных в трансверсальном направлении в плоскости х—г [Грек и др., 1987]. Временная протяженность пятна Аг пересчитана по методике [Wygnanski et al., 1982] в линейную протяженность L/U (t - 1 ) .tU /(x - Xq)L, где L — линейный размер пятна по оси х, а Ai — его временная протяженность. Эмпирический коэффициент L(x - Xg)/Ul,At(t - ig) = О 48.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология