[Amicus Plato]

Готовимся к осени
23 августа исполнился 171 год со дня рождения Осборна Рейнольдса.
Кто был так же везуч как и я, и углубленно изучал гидродинамику, тому, без сомнения, знакомо это имя.


Википедия
Осборн Рейнольдс (англ. Osborne Reynolds; 23 августа 1842, Белфаст — 21 февраля 1912, Уотчет, графство Сомерсет) — английский механик, физик и инженер, специалист в области гидромеханики и гидравлики. Член Лондонского королевского общества (1877).
(Это, пожалуй, и всё, что я возьму из Википедии).

Мне Рейнольдс известен благодаря числам Рейнольдса. Вот про них я и хочу рассказать.
И хотя я понимаю, что в нашем сообществе вся публика 18+ , однако начну всё же с детских картинок. Они заимствованы с сайта "Легенды авиации".
И основная часть текста тоже оттуда. ))

---

Английский ученый Рейнольдс, изучая характер течения жидкостей по трубам, поставил такой опыт: в поток воды, текущий по трубе, он вводил посредством тонкой стеклянной трубочки воду, окрашенную перекисью марганца (рис. 1, а, б) Изменяя скорость потока в большой трубке, Рейнольдс заметил, что при малых скоростях окрашенная струйка течет, не смешиваясь, внутри основного потока воды в виде тонкой нити (рис. 1,а). Течение, при котором жидкость движется как бы параллельными слоями, без перемещения частиц в направлении, перпендикулярном потоку, называется ламинарным. При увеличении скорости в основном потоке образуется множество вихрей, которые впоследствии размываются потоком (рис. 1, б). Течение, при котором частицы помимо поступательного и вращательного движения, беспорядочно движутся поперек потока, называется турбулентным.
Ламинарное и турбулентное течения можно наблюдать и в домашних условиях. Откроем слегка водопроводный кран так, чтобы струйка воды спокойно вытекала из него (рис. 1,в). Это и будет ламинарное течение. Если затем вставим в струйку иголку (рис. 1, д), то течение завихрится То же получится, если откроем кран сильнее, — вода будет вытекать завихренной струйкой — это будет турбулентное течение (рис. 1,ж).



Проделав ряд опытов, Рейнольдс пришел к выводу, что при неизменном размере большой трубки для данной жидкости образование вихрей и нарушение спокойного течения жидкости зависит от скорости течения. Кроме того, нарушение спокойного течения жидкости при неизменной скорости зависит от диаметра трубки.


Зависимость, предложенная Рейнольдсом, действительна не только для воды, но и для любого случая движения тел в воздухе.
Число Рейнольдса (Re) — это безразмерный параметр, характеризующий отношение инерционных сил к силам вязкости набегающего на тело воздушного потока.
Ламинарное и турбулентное течения газа можно обнаружить при следующем опыте. Если газовую горелку поместить в воздушный поток, движущийся с малой скоростью (рис. 1,г), то газовый факел будет иметь заостренную форму, то есть течение ламинарное. Если скорость воздушного потока увеличить, то течение станет турбулентным и газовый факел будет иметь размытую форму (рис. 1,е).
Рейнольдс пришел к заключению, что переход ламинарного течения в турбулентное для жидкостей (газов), имеющих различную вязкость, должен осуществляться всегда при одном и том же значении величины Re Значение Re, при котором осуществляется переход ламинарного течения в турбулентное, называется критическим числом Рейнольдса.
Число Рейнольдса является важнейшим понятием аэродинамики вообще и аэродинамики летающих моделей в частности.

(Определение числа Рейнольдса я давать не буду. Формулы можно найти в Википедии: Число Рейнольдса)

Обтекание кругового цилиндра
Поменьше слов и побольше картинок.
В конце я дам ссылки на статьи, где можно про всё это почитать.
А пока просто представьте себе, что по трубе течет жидкость, а на ее путь встречается круговой цилиндр. При разных скоростях одна и та же жидкость ведет себя по-разному. Оказывается, ее поведение зависит от числа Рейнольдса.
Придется всё же вставить формулу для него, чтобы было ясно, о чем речь.

Вот что происходит с ламинарным потоком с увеличением Re:

Вот поток при Re=2000:

А вот поток при Re=10000:

Подробнее об этих картинках можно почитать здесь:
www.nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents... (Eng.)
Здесь же замечательная визуализация, но как я ни старалась, не могу вставить флэш в топик. Так что, рекомендую сходить и посмотреть!

А вот картинки из другого источника:

И там тоже есть еще на что поглядеть!
www.lstm.uni-erlangen.de/projekt/breuer/

Ну и еще.
1. Обтекание кругового цилиндра all-fizika.com
2. Число Рейнольдса Элементы

@темы: История математики, Про самолеты, Люди

Comments

[All_ex]

Amicus Plato, Спасибо...
углубленно изучая гидродинамику - Ну, всего один семестр... причём она мне даже нравилась (читали нам её интересно в отличие от газовой динамики...)...
что в нашем сообществе вся публика 18+ -

[Amicus Plato]

All_ex, а у нас газовой динамики не было, зато была куча спецкурсов по гидро- (кафедра УМФ с этим уклоном...) Но я благополучно ничего не помню. (( Вот только изредка знакомые фамилии всплывают ((

Но мне тоже очень нравилось... А главное, всё так понятно было...

[All_ex]

Amicus Plato, зато была куча спецкурсов по гидро- (кафедра УМФ с этим уклоном...) - А я а диффурщики пошёл... пусть меня научат... хотя и дипломы и кандидатскую писал по динамике вращающейся жидкости...

[Amicus Plato]

All_ex,

хотя и дипломы и кандидатскую писал по динамике вращающейся жидкости...

А я по недоопределенным и переопределенным осцилляционным диф. операторам (диплом)
А кандидатская уже в совсем другую степь пошла...
А сейчас в третью... М-да.

[All_ex]

Amicus Plato, А сейчас в третью... М-да. - Вот она широта интересов... не то что у нас - узколобых...

[Amicus Plato]

All_ex, всё наоборот... Никакой (само)преемственности (( Не говоря уже о глубине (( Всё по верхам да по верхам...

[Груша Вильямс]

Amicus Plato, Спасибо! Интересно, красивые анимации обтекания

[Amicus Plato]

Груша Вильямс, ага, анимации очень красивые! Я, можно сказать, ради них и затевалась, а они не вставились (

[All_ex]

Amicus Plato, ага, анимации очень красивые! -

ёлы-палы... а до анимации я вчера не добрался... ... всё посмотрел кроме этой ссылки...

....

Если мне не изменяет память там при обтекании образуются "вихревые дорожки Кармана"...

[Amicus Plato]

All_ex,

"вихревые дорожки Кармана"

Ага. Я вчера как раз нашла автореферат диссертации на эту тему с картинками, но уже не было куражу вставлять... И так всего много.
Но теперь с новыми силами вот:



Дорожка Кармана в задаче обтекания цилиндра

Отсюда: rudocs.exdat.com/docs/index-326465.html

[All_ex]

Amicus Plato, Но теперь с новыми силами вот:
Решил тоже картинок поискать...

У меня есть альбом с фотографиями всяких течений... (правда это не я сканил, а нашёл в сети... )

Дорожками Кармана даже стены укарашают...

Вот даже в произведениях великих художников из разглядывают...

Вот ещё попалось... правда не вчитался до конца...

[Amicus Plato]

All_ex, красота!
Ван Гог, конечно, вообще сразил )) Ни разу у меня таких мыслей не возникало при виде этой картины))