WikiDer > Strouhal нөмірі

Strouhal number

Жылы өлшемді талдау, Strouhal нөмірі (St.немесе кейде Sr -мен жанжалды болдырмау үшін Стантон нөмірі) Бұл өлшемсіз сан ағынның тербелмелі механизмдерін сипаттау. Параметр атымен аталады Винсен Струхаль, чех физигі, ол 1878 жылы тәжірибе өткізетін сымдармен тәжірибе жасады құйынды төгу және желде ән айту.[1][2] Strouhal саны - негіздерінің ажырамас бөлігі сұйықтық механикасы.

Strouhal нөмірі жиі ретінде беріледі

қайда f жиілігі құйынды төгу, L сипаттамалық ұзындық (мысалы, гидравликалық диаметрі немесе фольга қалыңдығы) және U болып табылады ағынның жылдамдығы. Белгілі бір жағдайларда, ұшу сияқты, бұл тербеліс амплитудасы. Бұл сипаттамалық ұзындықты Строхаль саны мен қысқартылған жиілік арасындағы айырмашылықты көрсету үшін пайдалануға болады:

қайда к болып табылады төмендетілген жиілік, және а бұл тербелістің амплитудасы.

Строхаль саны (Sr) ұзын дөңгелек цилиндр үшін Рейнольдс санының (R) функциясы ретінде.

Үлкен Строхаль сандары үшін (1-ші рет) тұтқырлық сұйықтық ағынында басым болады, нәтижесінде сұйықтықтың «тығыны» тербелмелі ұжымдық қозғалысқа әкеледі. Төменгі Строхаль сандары үшін (10 реті)−4 және одан төмен), тербелісте қозғалыстың жоғары жылдамдықты, квази-тұрақты бөлігі басым болады. Аралық Strouhal сандарындағы тербеліс құйындардың жиналуымен және кейіннен тез төгілуімен сипатталады.[3]

Біркелкі ағындағы сфералар үшін Рейнольдс нөмірі диапазоны 8 × 102 5 Strouhal санының екі мәні бірге өмір сүреді. Төменгі жиілік оянудың кең ауқымды тұрақсыздығына байланысты, тәуелді емес Рейнольдс нөмірі Re және шамамен 0,2-ге тең. Үлкен жиіліктегі Strouhal саны ығысу қабатының бөлінуінен болатын кішігірім тұрақсыздықтардан туындайды.[4][5]

Қолданбалар

Метрология

Жылы метрология, нақты ағынды турбиналық өлшегіштер, Strouhal саны -мен бірге қолданылады Рошко нөмірі ағынның жылдамдығы мен жиілігі арасындағы корреляцияны беру. Бұл әдістің жиілік / тұтқырлыққа қарсы K-фактор әдісіне қарағанда артықшылығы, ол өлшеуішке температуралық әсерді ескереді.

қайда

f = метр жиілігі,
U = ағын жылдамдығы,
C = метрдің корпус материалы үшін сызықтық кеңею коэффициенті.

Бұл қатынас Strouhal-ді өлшемсіз қалдырады, дегенмен өлшемсіз жуықтау жиі қолданылады C3, нәтижесінде импульстардың / көлемнің бірліктері пайда болады (K-фактор сияқты).

Жануарлардың қозғалуы

Жүзу немесе ұшатын жануарларда Строхал саны ретінде анықталады

қайда,

f = тербеліс жиілігі (құйрықты соғу, қанатты қағу және т.б.),
U = ағын жылдамдығы,
A = шыңнан шыңға дейін тербеліс амплитудасы.

Жануарлардың ұшуында немесе жүзуінде қозғалғыштық тиімділігі Strouhal константаларының тар диапазонында жоғары, әдетте 0,2 [6] Бұл диапазон дельфиндерді, акулаларды және сүйекті балықтарды жүзуде, құстардың, жарқанаттар мен жәндіктердің круиздік ұшуында қолданылады.[6] Алайда ұшудың басқа түрлерінде басқа мәндер кездеседі.[6] Қатынас интуитивті түрде бүйірден қарағандағы соққылардың тік болуын өлшейді (мысалы, қозғалмайтын сұйықтық арқылы қозғалуды болжайды) - f инсульттің жиілігі, A амплитудасы, сондықтан нумератор fA бөлгіш болса, қанат ұшының тік жылдамдығының жартысы V көлденең жылдамдық. Осылайша, қанат ұшының графигі Строухаль константасынан екі есе аспектілі (максималды көлбеу) шамамен синусоиданы құрайды.[7]

Сондай-ақ қараңыз

  • Аэроэластикалық серпіліс
  • Froude number - ағын инерциясының сыртқы өріске қатынасы ретінде анықталған өлшемсіз сан
  • Карман құйыны көшесі - Доғал денелер айналасындағы сұйықтық ағынының тұрақсыз бөлінуіне байланысты бұралған құйындардың қайталанатын үлгісі
  • Мах нөмірі - Сұйық арқылы қозғалатын зат жылдамдығының және дыбыстың жергілікті жылдамдығының қатынасы
  • Рейнольдс нөмірі - сұйықтық ағынының заңдылықтарын болжауға көмектесетін өлшемсіз мөлшер
  • Россби нөмірі - инерциялық күштің Кориолис күшіне қатынасы
  • Вебер нөмірі - Екі түрлі сұйықтық арасында интерфейс болған жерде сұйықтық ағындарын талдау кезінде жиі қолданылатын сұйықтық механикасындағы өлшемсіз сан
  • Уомерсли нөмірі - Тұтқыр эффекттерге қатысты пульсациялы ағын жиілігінің өлшемсіз өрнегі

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Strouhal, V. (1878) «Ueber eine besondere Art der Tonerregung» (Дыбыстық қозудың ерекше түрі бойынша), Annalen der Physik und Chemie, 3 серия, 5 (10) : 216–251.
  2. ^ Уайт, Фрэнк М. (1999). Сұйықтық механикасы (4-ші басылым). McGraw Hill. ISBN 978-0-07-116848-9.
  3. ^ Собей, Ян Дж. (1982). «Ассиметрия каналдарындағы аралық Strouhal санымен тербелмелі ағындар». Сұйықтық механикасы журналы. 125: 359–373. Бибкод:1982JFM ... 125..359S. дои:10.1017 / S0022112082003371.
  4. ^ Ким, К.Дж .; Дурбин, П.А. (1988). «Акустикалық қозудың артуы мен күшінің сферадағы жиіліктерін бақылау». Сұйықтар физикасы. 31 (11): 3260–3265. Бибкод:1988PhFl ... 31.3260K. дои:10.1063/1.866937.
  5. ^ Сакамото, Х .; Ханиу, Х. (1990). «Біркелкі ағындағы сфералардан құйынды төгу туралы зерттеу». Сұйықтықтарды жобалау журналы. 112 (Желтоқсан): 386-392. Бибкод:1990ATJFE.112..386S. дои:10.1115/1.2909415.
  6. ^ а б c Тейлор, Грэм К .; Наддс, Роберт Л .; Томас, Адриан Л. (2003). «Ұшу және жүзу жануарлары жоғары қуат тиімділігі үшін Strouhal нөмірімен саяхаттайды». Табиғат. 425 (6959): 707–711. Бибкод:2003 ж.45..707T. дои:10.1038 / табиғат02000. PMID 14562101.
  7. ^ Корум, Джонатан (2003). «Круиздік рейстегі Strouhal нөмірі». Алынған 2012-11-13- ұшатын және жүзетін жануарларға арналған Строхаль нөмірін бейнелеу

Сыртқы сілтемелер