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鈍頭物体まわりの流れの可視化

概要

ソース: リカルド ・ メヒア ・ アルバレス、コメディフランセーズ Hikmat ジャバー、マフムード ・ N. Abdullatif、機械工学科、ミシガン州立大学、イースト ランシング、MI

流体運動は、その準拠法の非線形性質により複雑なフロー パターンを誘導します。これらのパターンの性質の理解何世紀にも強い精査の対象とされています。パソコンやスパコンを広く使用して流動パターンを推測、それらの機能がまだ複雑な形状や高慣性フローの正確なフローの動作を決定するための十分なない (例えばとき勢いに支配します。粘性抵抗)。これ、明らかにパターンが開発されている流れの政体とジオメトリの理論および数値計算にアクセスできないツールを達することができる流れを作る実験技術の多数の心で。

このデモは、鈍頭物体周りの流れを調査します。物体は、その形状のためは原因が流れをその表面の大部分に分かれてオブジェクトです。これは、ストリーム内の配置は、以下の流れの分離の原因、翼のような流線型の体とは対照的です。本研究の目的は、流れの可視化法として水素気泡を使用することです。水素気泡は、電解水の中の電極を水没で DC 電源を使用して経由で生産されています。非常に細い針金が泡が小さいままし、流体運動をより効果的に管理できるようにする必要があります否定的な電極で水素気泡を形成します。このメソッドは、定常および非定常層流に適しています、オブジェクトの周りの流れの性質を記述する基本的な流線に基づきます。[1-3]

本稿は、機器とそのインストールに関する詳細を含む技術の実装を記述するのに焦点を当てください。その後、技法は円柱周りの流れを特徴づける基本的な流線の 2 つの使用方法を示すためです。これらの流線は、流速とレイノルズ数のようないくつかの重要な流れのパラメーターを推定してフロー パターンを決定するために使用されます。

手順

1. 泡の連続シートを出す。

  1. 図 3に示す電気回路図によると機器を設定します。
  2. テスト セクションの下流端水の肯定的な電極を修正 (参照の図 4を参照)。
  3. 上流と流れは、研究の目的を到達する前に、ストリームに泡を解放する興味のポイントの近くにマイナスの電極を修正 (参照の図 4を参照)。水は、2 つの電極間の回路を完了します。
  4. フロー機能をオンに
  5. 周波数コント ローラーのダイヤルを 2 の位置に設定します。これは約 9 × 10-4 m3/s の流量を確立します。
  6. DC 電源を入れますと約 25 V まで電圧を増加、現在、約 190 のセット自体 mA。
  7. 矩形波信号発生器の波形を設定 (記号: .css-f1q1l5{display:-webkit-box;display:-webkit-flex;display:-ms-flexbox;display:flex;-webkit-align-items:flex-end;-webkit-box-align:flex-end;-ms-flex-align:flex-end;align-items:flex-end;background-image:linear-gradient(180deg, rgba(255, 255, 255, 0) 0%, rgba(255, 255, 255, 0.8) 40%, rgba(255, 255, 255, 1) 100%);width:100%;height:100%;position:absolute;bottom:0px;left:0px;font-size:var(--chakra-fontSizes-lg);color:#676B82;}

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結果

図 2は、ストリート ・ フォン ・ Kármàn の渦の水素気泡可視化の 2 つの代表的な結果を示しています。図 2(A) 水素気泡シートの妨害によって立証されるように streaklines のフィールドの例を示します。この画像を使用して、マシン単位で棒の直径を抽出します。図 2(B) のタイムラインのフィールドの例...

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申請書と概要

本研究では円柱周りの流れの画像から定性的および定量的な情報を抽出する水素気泡の使用法を示した。これらの実験から抽出された定量的情報含まれて無料ストリーム速度 ()、渦放出周波数 ()、レイノルズ数 (Re) とストローハル数 (St)。特に、再セント対の結果は過去の研究 [3] 非常に良い一致を出展しました。

...

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参考文献
  1. Zöllner, F. Leonardo da Vinci 1452-1519: sketches and drawings, Taschen, 2004.
  2. White, F. M. Fluid Mechanics, 7th ed., McGraw-Hill, 2009.
  3. Adrian, Ronald J., and Jerry Westerweel. Particle Image Velocimetry. Cambridge University Press, 2011.
  4. Gerrard, J. H., The wakes of cylindrical bluff bodies at low Reynolds number, Phil. Trans. Roy. Soc. (London) Ser. A, Vol. 288, No. 1354, pp. 351-382 (1978)
  5. Coutanceau, M. and Bouard, R., Experimental determination of the viscous flow in the wake of a circular cylinder in uniform translation. Part 1. Steady flow, J. Fluid Mech., Vol. 79, Part 2, pp. 231-256 (1977)
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  12. Becker, H.A. Dimensionless parameters: theory and methodology. Wiley, 1976.
タグ
Flow VisualizationBluff BodyFlow PatternsVortex SheddingSeparationCircular CylinderBoundary LayerWakeVorticesLow PressureVon Karman Vortex StreetReynolds Number

スキップ先...

0:07

Overview

0:55

Principles of Flow Separation

4:21

Producing Bubbles and Timelines in the Flow Facility

5:57

Setting up the Bluff Body

6:41

Studying and Analyzing the Von Karman Vortex Street

8:02

Representative Results

9:07

Applications

10:07

Summary

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