Hvirvelgade

Vortex-gade (også Karmans vej til ære for Theodore Karman ) - kæder af hvirvler , der observeres, når væske eller gas strømmer rundt om udstrakte cylindriske legemer (eller andre lineært aflange dårligt strømlinede profiler) med en længdeakse vinkelret på bevægelsesretningen af ​​det kontinuerlige medium.

Adskillelse af hvirvler sker på begge sider af kroppen på skift; efter afkastning danner hvirvlerne to kæder bag kroppen, hvirvlernes rotationsretning i den ene kæde er modsat rotationsretningen i den anden.

Fænomenet kan kun observeres ved begrænsede værdier af Reynolds-tallet (for eksempel for cylindre strækker intervallet sig fra 47 til 10 5 ). Sporets dimensioner afhænger af størrelsen af ​​det strømlinede legeme, og der er et lineært forhold mellem sporets bredde og afstanden mellem tilstødende hvirvler.

Som med enhver turbulent strømning oplever kroppen træk, som øges med banens bredde.

I teknologi

Hvirvelstrømningsmålere bruger det faktum, at hvirvelfrekvensen f i den første tilnærmelse er proportional med strømningshastigheden v og afhænger af det dimensionsløse kriterium Sh ( Strouhal-tal ) og kastebredden d [1] [2] :

f = Sh · v / d .

Måling af frekvensen af ​​bølgerne forårsaget af afgivelsen af ​​hvirvlerne gør det muligt at bestemme strømningshastigheden på en berøringsfri måde.

Vortexbaner er også ansvarlige for vibrationen af ​​strengene i den æoliske harpe .

Men for det meste er storstilet udskillelse af hvirvler omkring maskindele og tekniske konstruktioner et teknisk problem på grund af risikoen for strukturelt svigt. For eksempel tre af de otte køletårne ​​på Ferrybridge kraftværketkollapsede den 1. november 1965 på grund af hvirvelafgivelse forårsaget af vind med en hastighed på 130 km/t [3] . Dannelsen af ​​en hvirvelgade skyldes svingningen af ​​højhuse - tårne , skyskrabere , skorstene . Særligt farligt er resonanssvingning , hvor frekvensen af ​​hvirveldannelse falder sammen med eller er tæt på den naturlige mekaniske frekvens af strukturens horisontale svingninger, hvilket ofte fører til ødelæggelse, derfor, når man designer sådanne strukturer, bruges modellering af blæsende modeller i vindtunneller .

For at forhindre dannelsen af ​​en hvirvelgade bruges flere teknikker:

I tilfælde, hvor det er umuligt at undertrykke dannelsen af ​​en hvirvelgade ved at ændre den aerodynamiske form, f.eks. når vinden strømmer rundt om ledningerne på elledninger, vibrationer og vibrationer af ledningerne, hvilket fører til ledningsbrud i punkterne af deres fastgørelse til isolatorer, undertrykkes af specielle vibrationsdæmpere.

Yderligere fakta

Før Karman blev en hvirvelgade opdaget af N. E. Zhukovsky , mens han studerede Dubois-paradokset ("On the Dubois Paradox", 1891). Han bemærkede det som en kæde af hvirvler dannet, når en strøm af vand flyder rundt om en flad plade installeret vinkelret på strømmen. Opmærksomheden blev henledt, fordi kæden af ​​hvirvler bag pladen afveg fra det observerede mønster, når selve pladen blev flyttet i stille vand.

Noter

  1. ↑ Kremlevsky P.P. Flowmålere og tællere for mængden af ​​stoffer. Vejviser. - Ed. 5., pr. og yderligere .. - St. Petersborg. : Mashinostroenie, 2002. - 409 s. - 3000 eksemplarer.
  2. ↑ Kiyasbeyli A. Sh., Perelshtein M. E. Vortex-måleinstrumenter. - M . : Mashinostroenie, 1978. - 152 s.
  3. ↑ Ford, David N. When Technology Fails: betydelige teknologiske katastrofer, ulykker og fejl i det tyvende århundrede  / Neil Schlager. — Gale Research, 1994. - S.  267-270 . - ISBN 0-8103-8908-8 .
  4. ↑ Hvad er spoilere, og hvorfor er de nødvendige på skorstene? (utilgængeligt link) . Hentet 24. november 2013. Arkiveret fra originalen 5. oktober 2016. 

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger