Експериментальне дослідження пристінного тиску в трубі за стенозом

Abstract

Вивчено поле пульсацій пристінного тиску в трубі за стенотичним звуженням. Виявлено різке зростання тиску в скінченній області відразу за стенозом і наявність чіткого максимуму перед точкою приєднання відривної течії. Отримано наближені оцінки для відстані від стенозу до точки максимуму тиску та значення самого тиску в цій точці. Вивчення поведінки частотного спектра пульсацій тиску дозволило виявити в ньому низькочастотні максимуми. Встановлено, що вони визначаються відповідними великомасштабними вихорами в регіонах відривної та приєднаної течії, а їхні частоти - характерними частотами формування цих вихорів. Виявлені максимуми є основною відмінністю досліджуваного спектра від спектра пульсацій пристінного тиску, який характерний для повністю розвиненої турбулентної течії в трубі.

Изучено поле пульсаций пристенного давления в трубе за стенотическим сужением. Выявлен резкий рост давления в конечной области сразу за стенозом и наличие четкого максимума перед точкой присоединения отрывного течения. Получены приближенные оценки для расстояния от стеноза до точки максимума давления и значения самого давления в этой точке. Изучение поведения частотного спектра пульсаций давления позволило выявить в нем низкочастотные максимумы. Установлено, что они определяются соответствующими крупномасштабными вихрями в регионах отрывного и присоединенного течения, а их частоты - характерными частотами формирования этих вихрей. Выявленные максимумы являются основным отличием исследуемого спектра от спектра пульсаций пристеночного давления, характерного для полностью развитого турбулентного течения в трубе.

Wall pressure in a pipe behind a stenotic narrowing is studied. Sharp increase of pressure in a finite region immediately downstream the stenosis and presence of pronounced pressure maximum upstream the point of re-attachment of separated flow was found. Approximate estimates both for the distance from a stenosis to the point of maximum pressure and the pressure magnitude at this point were obtained. Study of the wall pressure power spectrum allowed to discover low-frequency maxima. They were found to be determined by the appropriate large-scale eddies in the regions of separated and re-attached flow, and their frequencies are close to the characteristic frequencies of the eddies' formation. These maxima are the main distinguishing features of the spectrum under investigation compared to the wall pressure fluctuation spectrum in a fully-developed turbulent pipe flow.