Эффекты ускорения тел в средах с конечной скоростью распространения возмущений

• Автор: Бобков, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1. Анализ данных о воздействии волн скорости в атмосфере и

береговой зоне моря

1.1 Нестационарные динамические эффекты в атмосферных процессах

1.1.1 Турбулентность атмосферы. Общее описание

1.1.2 Микропорывы

1.1.3 Имеющиеся данные о динамическом воздействии порывов ветра

Расчет ветровых нагрузок в турбулентном потоке

1.2 Динамическое воздействие при ударах волн в береговой зове моря

1.2.1 Высота выплесков при ударах волн

1.2.2 Импульс давления при ударах волн

1.2.3 Эффекты сжимаемости в задачах удара жидкости

1J Методы исследований нестационарных процессов
1.3.1 Визуализация векторного поля скоростей и регистрация параметров потока в
жидкости и газе - Particle Image Velocimetry
Принцип PIY
Глава 2. Динамические характеристики порывов ветра
2.1 Теоретические оценки давления при набегании фронта скорости
2.2 Натурные измерения параметров ветровых порывов
2.2.1 Описание измерительной системы
2.2.2 Измерения параметров порывов в штормовом ветре
2.2.3 Алгоритм обработки данных
2.2.4 Результаты измерений
23 Моделирование порыва ветра в лабораторных условиях
2.3.1 Лабораторная установка
2.3.2 Измерения динамического давления в порыве
2.3.3 Визуализация потока
2.3.4 Моделирование порыва ветра в лабораторных условиях
2.4 Численное моделирование воздействия воздушного порыва
2.4.1 Начальные и граничные условия
2.4.2 Результаты численного моделирования
Результаты для расчета №4
Расчет №6. Увеличенный масштаб
2.5 Выводы
Глава 3. Динамика жидкости со свободной поверхностью при
нестационарном взаимодействии с твердой стенкой
3.1 Натурные измерения параметров обрушаюндихся волн
3.1.1 Натурные наблюдения выплесков при ударах волн
3.2 Модельный лабораторный эксперимент
3.2.1 Динамика жидкости при образовании выплеска
3.2.2 Роль ускорения в формировании выплеска
3.2.3 Поле скоростей внутри выплеска - метод РГУ
3.2.4 Заключение и обсуждение результатов главы
Глава 4. Формирование присоединенной массы в среде с конечной
скоростью распространения возмущений
4.1 Теоретические оценки для случая конечного ускорения
4.1.1 Ускорение поршня в покоящемся газе
4.1.2 Ускорение поршня в воде
4.1.3 Ускорение в «мелкой воде»
4.1.4 Общие закономерности
4.2 Экспериментальное моделирование на основе газо-гцдравлической
аналогии
4.2.1 Постановка эксперимента
4.2.2 Описание экспериментальной установки
4.2.3 Результаты измерений
4.3 Выводы
4.4 Численное моделирование динамического нагружения объекта
4.4.1 Описание модели и алгоритма численного решения
4.4.2 Удар в сжимаемой жидкости - случай бесконечного ускорения
4.4.3 Равноускоренное движение в сжимаемой жидкости
4.5 Выводы и обсуждение результатов
Заключение
Литература

Взаимодействие фронтов волн скорости с препятствиями

проявляется повсеместно в окружающей среде и неизбежно ф сопровождается динамическими нагрузками. Среди природных
явлений, в этой связи, можно отметить прохождение атмосферных фронтов, вихревые порывы штормового ветра, удары морских волн в береговой зоне, катабатические ветры в полярных регионах, гравитационные потоки в атмосфере и океане. Вихревые порывы также могут быть связаны с движением скоростного транспорта. Амплитуды волн давления, определяющие величины динамических нагрузок, в этих явлениях могут покрывать диапазон от порога слышимости вплоть до ударного значения, определяемого гидравлическим пределом
• давления.

р Целью настоящей работы является исследование процессов
формирования волн давления при ускорении тела ограниченных размеров в среде с конечной скоростью распространения возмущений и определение поправок к приближению идеальной несжимаемой жидкости. Скорость звука в среде важна как фактор, определяющий характерное время формирования присоединенной массы.
Главная задача исследования состоит в детальном ® рассмотрении некоторых природных явлений, где проявляются
нестационарные эффекты - порыв ветра и удар волны в береговой зоне моря - физическом и численном моделировании этих процессов и обобщении для построения математической модели. С точки зрения гидромеханики эти процессы эквивалентны соответственно ускорению потока газа при

Измерения полного давления торможения проводились на расстоянии 0.5 метра от выходного отверстия генератора вихревого порыва, на его оси. Приемник статического давления трубки Пито-Прандтля был перекрыт. Препятствие диаметром 15 мм представляет собой саму трубку Пито. Препятствие диаметром 100 мм - диск, закрепленный вертикально, перпендикулярно оси отверстия на переднем конце трубки Пито.
расстояние вдоль горизонта,см Рис
Представленные на графиках данные по скорости и давлению были получены путем осреднения результатов 10 запусков с одинаковыми параметрами (для каждого препятствия).
Из измерений видно, что давление торможения для диска больше на 30%, чем в случае трубки Пито.
В таблице 1 представлены результаты измерений по амплитуде давлений и расчеты по уравнению (1). В случае