Експериментальне дослідження пульсацій пристінного тиску в еластичній трубі за локальним осесиметричним звуженням

Abstract

Досліджено поле пульсацій пристінного тиску pt в еластичній трубці за локальним осесиметричним звуженням. Виявлені різке зростання pt у скінченній області відразу за звуженням та наявність чіткого максимуму тиску перед точкою приєднання струменя. Вивчення поведінки частотного спектра P(f) поля pt дозволило виявити в ньому низькочастотні максимуми. Встановлено, що вони визначаються відповідними великомасштабними вихоровими утвореннями в регіонах відривної та приєднаної за звуженням течій, а їхні частоти - характерними частотами формування цих утворень. Порівняльний аналіз даних для жорсткостінної та пружної трубок показав, що еластичність трубки викликає зміну структури потоку і відповідний перерозподіл його енергії між вихорами. Це призводить до зростання амплітуди пульсацій пристінного тиску pt і спектра P(f) на низьких частотах та появи в цій області нових частотних компонент.

Исследовано поле пульсаций пристенного давления pt в эластичной трубе за локальным осесимметричным сужением. Выявлены резкий рост давления pt в конечной области сразу за сужением и наличие четкого максимума давления перед точкой присоединения струи. Изучение поведения частотного спектра P(f) поля pt позволило выявить в нем низкочастотные максимумы. Установлено, что они определяются соответствующими крупномасштабными вихревыми образованиями в регионах отрывного и присоединенного за сужением течений, а их частоты - характерными частотами формирования этих образований. Сравнительный анализ данных для жесткостенной и упругой трубок показал, что эластичность трубки вызывает изменение структуры течения и соответствующее перераспределение его энергии между вихрями. Это приводит к увеличению амплитуды пульсаций пристенного давления pt и уровней спектра P(f) на низких частотах, а также к появлению в этой области новых частотных компонент.

Wall pressure fluctuations pt in an elastic pipe behind a local axisymmetric narrowing are studied. Sharp increase in the pressure pt in a finite region immediately downstream the narrowing and the presence of a pronounced pressure maximum upstream the point of jet re-attachment were found. The study of the wall pressure power spectrum, P(f), has revealed the low-frequency maxima in it. The maxima were found to be determined by the appropriate large-scale vortex structures in the regions of separated and re-attached flow, and their frequencies were close to the characteristic frequencies of the vortices formation. Comparative analysis of the data for rigid-walled and elastic pipes shows that the wall elasticity causes the changes in the flow structure and the corresponding redistribution of the flow energy among the eddies. This results in the increase of the wall pressure amplitude and the level of the wall pressure power spectrum, P(f), at low frequencies, as well as appearance of new frequency components in this domain.