Спряжене обтiкання трирядного пального ростверку напласкiй поверхнi. Частина 2. Просторово-часовi кореляцiї та спектри

Abstract

В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований по изучению кинематики и динамики подковообразных вихревых систем, которые обусловлены взаимодействием набегающего потока с трехрядным свайным ростверком, установленным на плоскую жесткую поверхность. Для проведения экспериментов разработан и создан измерительный комплекс, система обработки и анализа данных. Изготовлены миниатюрные термисторные датчики скорости и пьезорезистивные датчики скоростного напора. Измерения скорости переноса вихревых структур вблизи моделей мостовых опор производились термисторными датчиками, находящимися в корреляционном блоке, что позволило определить не только скорость, но и направление движения крупномасштабных когерентных вихрей в сопряженных течениях. Получены кратковременные (мгновенные) спектральные и корреляционные характеристики, которые показаны на спектрограммах и коррелограммах, что позволило исследовать нестационарные и неоднородные пульсации скорости в вихревом потоке. Перед передней центральной опорой формируется крупномасштабный подковообразный вихрь диаметром 0.3d и его центр располагается на расстоянии (0.15-0.19)d от поверхности кругового цилиндра и (0.11-0.15)d от поверхности пластины. Подковообразная вихревая система перед центральной сваей вращается с частотой, близкой 1 Гц, которой соответствует число Струхаля St=0.27, и осциллирует в горизонтальной и вертикальной плоскости с частотой 0.5 Гц или St=0.14.

В данiй роботi наведено результати експериментальних дослiджень з вивчення кiнематики та динамiки пiдковоподiбних вихрових систем, якi обумовлено взаємодiєю потоку, що натiкає, з трирядним пальним ростверком, який встановлено на пласкiй жорсткiй поверхнi. Для проведення дослiдiв розроблено та створено вимiрювальний комплекс, систему обробки i аналiзу даних. Виготовленi мiнiатюрнi термiсторнi датчики швидкостi i п'єзорезистивнi датчики швидкiсного натиску. Вимiрювання швидкостi переносу вихрових структур поблизу моделей мостових опор здiйснювалось термiсторними датчиками, якi знаходились у кореляцiйному блоцi, що дозволило знайти не тiльки швидкiсть, але й напрямок руху великомасштабних когерентних вихорiв у спряжених течiях. Отримано короткочасовi (миттєвi) спектральнi та кореляцiйнi характеристики, якi показано на тривимiрних спектрограмах та корелограмах, що дозволило дослiдити нестацiонарнi i неоднорiднi пульсацiї швидкостi у вихровому потоцi. Перед передньою центральною опорою формується великомасштабний пiдковоподiбний вихор дiаметром 0.3d i його центр розташовується на вiдстанi (0.15-0.19)d вiд поверхнi кругового цилiндру та (0.11-0.15)d вiд поверхнi пластини. Пiдковоподiбна вихрова система перед центральною палею обертається з частотою, близькою 1 Гц, якiй вiдповiдає число Струхаля St=0.27, i коливається в горизонтальнiй i вертикальнiй площинi з частотою 0.5 Гц або St=0.14.

The experimental research results on the study of kinematics and dynamics of the horseshoe vortex systems, which are conditioned by interaction of stream with the three-row pile grillage, established on a flat rigid surface, are represented in this work. For carrying out of experiments the measuring complex, system of processing and the analysis of the data is developed and created. The miniature thermistor velocity sensors and piezoresistive velocity head sensors are made. The convective velocity measurements of vortical structures near to bridge pair models was made by the thermistor sensors which are taking place in the correlation block that has allowed to determine not only velocity, but also a movement direction of the large-scale coherent vortices in the junction flows. Short-time (instantaneous) spectral and cross-correlation characteristics are shown on spectorgrams and correlograms. This is allowed to investigate the non-stationary and discontinuity velocity fluctuations in a vortical stream. The large-scale horseshoe vortex by a diameter 0.3d is formed before front central pile and his center is disposed in the distance (0.15-0.19)d from the surface of circular cylinder and (0.11-0.15)d from the plate surface. The horseshoe vortex system before the central pile is turned with frequency near 1 Hz, which is corresponded by the Strouhal number St=0.27, and its oscillated in a horizontal and vertical plane with frequency 0.5 Hz or St=0.14.