Экспериментальное исследование вибрационной динамики цилиндрического тела в вязкой жидкости

• Автор: Щипицын, Виталий Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛЕГКИЙ ЦИЛИНДР В ПОЛОСТИ, 28 СОВЕРШАЮЩЕЙ ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ ВИБРАЦИИ
1.1. Экспериментальная установка и методика
1.2. Взаимодействие тела с верхней границей полости
1.2.1. Влияние вязкости жидкости
1.2.2. Роль размера тела
1.2.3. Безразмерные параметры
1.2.4. Роль относительной плотности тела
1.3. Исследование динамики тела методом скоростной 46 видеорегистрации
1.3.1. Поведение тела до возникновения осредненного 46 движения
1.3.2. Осредненное тангенциальное движение тела
1.3.3. Анализ результатов
1.4. Вибрационная сила притяжения
1.4.1. Особенности постановки эксперимента
1.4.2. Квазиравновесие тела вблизи дна
1.4.3. Обсуждение результатов
2. ТЯЖЕЛЫЙ ЦИЛИНДР В ПОЛОСТИ, 64 СОВЕРШАЮЩЕЙ ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ ВИБРАЦИИ
2.1. Постановка эксперимента
2.2. Взаимодействие тела с нижней границей полости
2.2.1. Влияние вязкости жидкости и размера цилиндра
2.2.2. Пороговые переходы тела на плоскости 69 безразмерных параметров
2.3. Изучение поведения тела метод скоростной видеосъемки

2.3.1. Динамика тела до возбуждения осредненного 72 движения
2.3.2. Осредненное тангенциальное движение цилиндра
2.3.3. Безразмерные характеристики
3. ЦИЛИНДРИЧЕСКОЕ ТЕЛО В ПОЛОСТИ,
СОВЕРШАЮЩЕЙ ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
3.1. Методика эксперимента 8
3.2. Квазиравновесные состояния тела
3.3. Поведение цилиндра вблизи внутренней поверхности. 92 Азимутальное смещение
3.4. Безразмерные комплексы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Мы живем в мире, полном вибраций. Большинство наблюдаемых в природе и технике процессов являются колебательными: листья на деревьях колеблются под порывами ветра, вибрируют органы нашего слуха, воспринимая звуки речи, музыку, шумы; вибрируют узлы и детали механизмов, вибрируют конструкции зданий и сооружений.
Широкое распространение колебательных процессов послужило стимулом к развитию вибрационной механики — нового направления, занимающегося изучением удивительных, зачастую парадоксальных явлений, которые сопровождают действие вибраций на нелинейные механические системы [1].
Физическое объяснение динамической стабилизации перевернутого маятника, впервые обнаруженной Стефансоном в 1908 г. [2, 3], было предложено академиком П.Л. Капицей в 1951 году [4]. Введенное Капицей понятие о вибрационных силах и предложенный им метод разделения динамических характеристик на медленноменяющиеся и быстро осциллирующие компоненты с их последующим осреднением, сыграло важную роль в развитии вибрационной механики. Этот метод затем успешно использовался при решении других физических задач.
Вибрации находят свое применение в технике, например, для управления поведением сложных механических систем [5], применяются в промышленности и строительстве [6], в медицине для лечения некоторых нервных и мышечных заболеваний [7].
Следует отметить еще одно не менее важное направление вибрационной механики - изучение воздействия осцилляций на жидкости, газы и многофазные среды. Большое количество работ посвящено

обнаружен: тело отталкивается от стенки и возвращается в исходное положение при одной и той же частоте.
15 /,ГЦ

12 32 6, мм
Рис. 1.5. Пороговые кривые отрыва тела от потолка и его возвращения; d = 20.0 мм, р5 = 0.66 г/см
В экспериментах с маловязкими жидкостями (и = 0.4-1.4 Ст) при большой интенсивности вибраций (в надкритической области) возникает осредненное тангенциальное движение тела вдоль оси вибраций - новое пороговое явление. Цилиндр перемещается вдоль верхней стенки кюветы, из одного конца полости , в другой, с постоянной по величине средней скоростью, вблизи торцов направление его движения меняется на противоположное. Скорость такого движения составляет несколько сантиметров в секунду.
Под действием вибраций тело совершает колебательное движение одновременно вдоль оси вибраций и в перпендикулярном направлении. Однако выше некоторой критической частоты вибраций симметрия колебаний тела нарушается. В ходе одного колебания в точках