Uvolňování víru - Vortex shedding

Vortex se prolévá za kruhový válec. V této animaci jsou toky na dvou stranách válce zobrazeny v různých barvách, což ukazuje, že víry ze dvou stran se střídají. Zdvořilost, Cesareo de La Rosa Siqueira.
Uvolňování vírů při průchodu větru Heardovým ostrovem ( vlevo dole ) v jižním Indickém oceánu vyústilo v tuto Kármánovu vířivou ulici v oblacích

V dynamiky tekutin , vírů je oscilující proud , který se koná, když tekutina, jako je vzduch nebo voda proudí kolem Bluff (na rozdíl od zjednodušené) těla v určitých rychlostech, v závislosti na velikosti a tvaru těla. V tomto toku jsou víry vytvářeny v zadní části těla a periodicky se oddělují od obou stran těla a tvoří vířivou ulici Von Kármán . Tok tekutiny kolem objektu vytváří střídavé nízkotlaké víry na spodní straně objektu. Objekt bude mít tendenci se pohybovat směrem k nízkotlaké zóně.

Pokud blufová struktura není namontována přísně a frekvence odlučování vírů odpovídá rezonanční frekvenci struktury, pak může struktura začít rezonovat a vibrovat harmonickými kmity poháněnými energií toku. Tato vibrace je příčinou drátů nadzemního elektrického vedení bzučejících ve větru a chvění rádiových antén automobilových bičů při určitých rychlostech. Vysoké komíny konstruované z tenkostěnných ocelových trubek mohou být dostatečně pružné, aby při proudění vzduchu s rychlostí v kritickém rozsahu mohlo víření vylučovat komín do prudkých oscilací, které by ho mohly poškodit nebo zničit.

Uvolňování víru bylo jednou z příčin navrhovaných pro selhání původního mostu Tacoma Narrows Bridge (Galloping Gertie) v roce 1940, ale bylo zamítnuto, protože frekvence víření víru neodpovídala frekvenci mostu. Most ve skutečnosti selhal aeroelastickým třepetáním .

Vzrušující jízda „ VertiGo “ v Cedar Point v Sandusky v Ohiu utrpěla během zimy 2001 únik vírů, což způsobilo zhroucení jedné ze tří věží. V té době byla jízda na zimu uzavřena. Na severovýchodě Íránu došlo v letech 1975 až 2003 k výbuchu komínů v rafinérii zemního plynu Hashemi-Nejad sedmkrát. Udělalo se několik simulací a analýz, které odhalily, že hlavní příčinou byla interakce pilotního plamene a hořáku. Problém byl vyřešen odstraněním pilota.

Vládnoucí rovnice

Frekvence, při které dochází k uvolňování vírů pro nekonečný válec, souvisí se Strouhalovým číslem podle následující rovnice:

Kde je bezrozměrné Strouhalovo číslo , je frekvence uvolňování víru (s -1 ), průměr válce (m) a rychlost proudění (ms -1 ).

Strouhalovo číslo závisí na Reynoldsově čísle , ale běžně se používá hodnota 0,22. Přes čtyři řády v Reynoldsově čísle, od 100 do 100 000, se Strouhalovo číslo pohybuje pouze mezi 0,18 a 0,22.

Zmírnění účinků uvolňování vírů

Spirálovitý úder na komín

Kapotáže lze namontovat na konstrukci, aby se zjednodušil tok kolem konstrukce, například na křídle letadla.

Vysoké kovové komíny nebo jiné trubkové konstrukce, jako jsou anténní stožáry nebo uvázané kabely, mohou být opatřeny vnějším vývrtkou ( uchycením ) k záměrnému zavádění turbulence, takže zátěž je méně proměnlivá a rezonanční zátěžové frekvence mají zanedbatelné amplitudy. Účinnost spirálových rázů pro snížení vibrací vyvolaných víry objevili v roce 1957 Christopher Scruton a DEJ Walshe z National Physics Laboratory ve Velké Británii. Proto jsou často popisovány jako Scrutonovy strakes. Pro maximální účinnost při potlačení vírů způsobených prouděním vzduchu by každá ploutev nebo struna měla mít výšku asi 10 procent průměru válce. Stoupání každé žebra by mělo být přibližně 5násobkem průměru válce.

Naladěné hmoty Tlumič lze použít ke zmírnění vírů na komíny a komíny.

Stockbridge klapka se používá ke zmírnění Liparské vibrace způsobené vírů na nadzemního elektrického vedení .

Viz také

Reference

externí odkazy