• Главная
• Диагностика потоков
• Приложения
• Турбулентные течения
• Турбулентные течения

Турбулентные течения

Турбулентные течения

Турбулентные потоки являются наиболее часто встречающейся и, вместе с тем, наиболее сложной формой движения реальных жидкостей и газов. Турбулентность представляет собой чрезвычайно сложный объект для исследования. Для описания турбулентных потоков используются измеренные статистические характеристики. Однако, при этом необходимо отчетливо представлять, какой параметр турбулентности будет объектом измерения, так как различные статистические характеристики имеют различную степень информативности и сложную функциональную взаимосвязь между собой. С другой стороны, турбулентность является системой с очень большим количеством степеней свободы и обычно характеризуется широкополосным набором различных компонент движения и внутренних сил, среди которых существенную роль играют мелкомасштабные и высокочастотные составляющие, измерение которых подразумевает высокое пространственное и частотное разрешение метода.

Поле скорости и поле завихренности в осесимметричной импактной струе [1] (результат ИТ СО РАН)

Преимуществами оптических методов является невозмущающих характер измерений, а также возможность регистрации мгновенных картин течения. Это позволяет не только визуализировать вихревую структуру потоков различных масштабов и конфигураций, но и получать количественную информацию о турбулентных пульсациях.

Измерительная система "ПОЛИС" позволяет измерять пространственные распределения двух и трех компонент мгновенной скорости потока, рассчитывать пространственные производные скорости, а также рассчитывать целый набор смешанных статистических моментов (до четвертого порядка, в том числе напряжения и потоки Рейнольдса) флуктуаций различных величин: скорости, градиентов скорости, температуры, концентрации дисперсной фазы, и др.

Измеряемые величины и методы измерения

• поля двух (PIV, PTV) или трех (Stereo PIV) компонент мгновенной скорости и их пространственные производные
• трехмерные распределения мгновенной скорости потока и все компоненты тензоров деформации и завихренности (Tomo PIV)
• временная эволюция мгновенной скорости, завихренности и др. величин; частотный спектр (TRPIV)
• мгновенные поля температуры потока жидкости (PLIF)
• размер, скорость и распределение капель жидкости по сечению потока (IPI)
• размер, форма, скорость и распределение частиц в потоке (Shadow Photography, PFBI)

Поле средней скорости и завихренности в щелевой струе, полученные с помощью метода Tomo-PIV (результат ИТ СО РАН)

Мгновенное трехмерное распределение скорости в щелевой струе. Изоповерхностями показано распределение Q-критерия (желтый) и завихренности (фиолетовый и красный) (результат ИТ СО РАН)

1. C.В. Алексеенко, А.В. Бильский, Д.М. Маркович (2004) Применение метода цифровой трассерной визуализации для анализа турбулентных потоков с периодической составляющей, Приборы и техника эксперимента, №5, стр. 145-153