Цилиндрические вихри в стационарных потоках жидкости и связь их параметров с характеристиками течения
Диссертация
Изучен вертикальный профиль скорости замедляющихся и ускоряющихся потоков жидкости и газа. Измерения датчиками дополнены и проверены методикой использования частиц нейтральной плавучести. Зафиксировано различие фоновых скоростей тормозящегося и ускоряющегося потоков, а также отличие фоновой скорости замедляющегося потока от регистрируемой скорости в этом потоке. Установлено, что это отличие… Читать ещё >
Список литературы
- Posada G.L., and Nordin C.F. Total sediment loads of tropical rivers // Hydraulic engineering, ASCE, Hydraulic division. 1993. Vol. 1. P. 258−262.
- Colby B. R. Practical Computations of bed-material discharge // Journal of the hydraulics division, ASCE, 1964. Vol. 90. No. HY2. P. 217−246.
- Engelund F., and Hansen E. A monograph on sediment transport in alluvial streams // Teknish Forlag, Technical press, Copenhagen, Denmark, 1967. 62 pp.
- Posada G.L. Transport of sands in deep rivers // Ph. D. Dissertation, Department of civil engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado, 1995. 158 pp.
- Williams J.C.M. The emergence of isolated coherent vortices in turbulent flows// J. FluidMech. 1984. V. 146. P. 21.
- Legras B., Santangelo P., and Benzi R. High-resolution numerical experiments for forced two-dimensional turbulence // Europhys. Lett. 1988. V. 3. P. 811.
- Pingree R.D., and LeCann B. Three anticyclonic slope water oceanic eddies (swoddies) in the southern Bay of Biscay in 1990 // Deep-Sea Res. 1992. V. 39. P. 1147.
- Van Heijst G.J.F., and Flor J.-B. Dipole formation and collisions in a stratified fluid //Nature (London). 1989. V. 340. P. 212.
- Flor J.-B., van Heijst G.J.F., and Delfos R. Decay of dipolar structures in a stratified fluid // Phys. Fluids. 1995. V. 7. P. 374.
- Voropayev S.I. and Afanasyev Y.D. Vortex structures in a stratified fluid. Chapman and Hall, London, United Kingdom, 1994.
- Couder Y., and Basdevant C. Experimental and numerical study of vortex couples in two-dimensional flows // J. Fluid Mech. 1986. V. 173. P. 225.
- Beckers M., Verzicco R., Clercx H.J.H., and van Heijst G.J.F. The vertical structure of pancake-like vortices in a stratified fluid: experiments, theory and numerical simulations //J. Fluid Mech. 1994. V. 279. P. 101.
- Flor J.-B., and van Heijst, G.J.F. Stable and unstable monopolar vortices in a stratified fluid // J. Fluid Mech. 1996. V. 311. P. 257.
- Trieling R.R., and van Heijst G.J.F. Decay of monopolar vortices in a stratified fluid // Fluid Dyn. Res. 1998. V. 23. P. 27.
- Van Heijst G.J.F., andKloosterziel R.C. Tripolar vortices in a rotating fluid //Nature (London). 1989. V. 338. P. 569.
- Carton X.J., Flierl G.R., and Polvani L.M. The generation of tripole from unstable axisymmetric isolated vortex structures // Europhys. Lett. 1989. V. 3. P. 339.
- Orlandi P., and van Heijst G.J.F. Numerical simulation of tripole vortices in 2D flow // Fluid Dyn. Res. 1992. V. 9. P. 179.
- Schmidt M.R., Beckers M., Nielsen A.H., Juul Rasmussen J., van Heijst G.J.F. On the interaction between two oppositely signed, shielded, monopolar vortices//Phys. of fluids. 1998. V. 10. № 12. P. 3099−3110.
- Прандтль JI. Гидроаэромеханика. M.: РХД, 2000. С. 188−189.
- Хютте. «Справочная книга». М.: ГТИ. 1930.
- Perry A.E., Lim K.L., and Henbest S.M. An experimental study of the turbulence structure in smooth and rough-wall boundary layers // J. Fluid Mech. 1987. V. 177. P. 437−466.
- Raupach M.R., Antonia R.A., and Rajagopalan S. Rough-wall turbulent boundary layers // Appl. Mech. Rev. 1991. V. 44. № 1. P. 1−25.
- Belcher S.E., Newley T.M.J., and Hunt J.C.R. The drag on an undulating surface induced by the flow of a turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. 1993. V. 249. P. 557−596.
- Wood N., and Mason P. The pressure force induced by neutral turbulent flow over hills // Q. J. R. Meteorol. Soc. 1993. V. 119. P. 1233−1267.
- Van Duin C.A., and Janssen A.E.M. An analytic model of the generation of surface gravity waves by turbulent air flow // J. Fluid Mech. 1992. V. 236. P. 197 215.
- Gimenez-Curto L.A., and Corniero M.A. Steady flow over rough surfaces, in trends in Geophysical research, vol. 2, edited by J. Menon and J.C. Alexander, pp. 27−44, Research Trends, Counc. Sei. Res. Integration, Trivandrum, India, 1993.
- Gimenez-Curto L.A., and Corniero M.A. Oscillating turbulent flow over rough surfaces //J. Geophys. Res. 1996. V. 101 (C9). P. 20 745−20 758.
- Gimenez-Curto L.A., and Corniero M.A. Verification of the flow seperation in the jet regime // Journal of Hydraulic Research, IAHR. 2000 V. 38. № 2. P. 97 103.
- Benjamin T.B. Shearing flowover a wavy boundary // J. Fluid Mech. 1959. V.6.P. 161−205.
- Motzfeld H. Die turbulente Stromung an welligen Wanden I I Z. Angew. Math. Mech. 1937. V. 17. P. 193−212.
- Gong W., Taylor P.A., and Dornbrack A. Turbulent boundary-layer flow over fixed aerodinamically rough two -dimensional sinusoidal waves // J. Fluid Mech. 1996. V. 312. P. 1−37.
- Komori S., Ueda H., Ogino F., and Mizushina T. Turbulence structure and transport mechanism at the free surface in an open channel flow // Inter. J. of Heat and Mass Transfer. 1982. V. 25. № 4. P. 513−521.
- Sarcaya T., Magee M., and Merril C. Vortices, free-surface and turbulence // FED-vol. 181 Freesurface Turbulence, ASME, 1994. P. 1−14.
- Willert C.E., and Gharib, M. The interaction of modulated vortex pairs with free surface // FED vol. 181 Free surface Turbulence, ASME, 1994. P. 25−36.
- Mangiavacchi N., Gundlapalli R., and Akhavan R. Dynamics of a turbulent jet interacting with a free surface // FED — vol. 181 Free surface Turbulence, ASME, 1994. P. 69−82.
- Shi J., Thomas T.G., and Williams J.J.R. Free-surface effects in open channel flow at moderate Froude and Reynold’s numbers // J. of Hydrualic Research. 2000. V. 38. № 6. P. 465−474.
- Tison L.J. Origine des ondes de sable et des bancs de sable sous l’action des courants // Report 11−13, 3 Congress IAHR, Grenoble, France, 1949.
- Yalin M.S. Mechanics of sediment transport. Pergamon Press, Inc., New York, New York, USA, 1972.
- Yalin M.S. River mechanics. Pergamon Press, Inc., New York, New York, USA, 1992.
- Raudkivi A.J. Loose boundaiy hydraulics. 3 Ed. Pergamon Press, Inc., New York, New York, USA, 1990.
- Raudkivi A.J. Ripples on stream bed // J. Hyd. Engrg., ASCE. 1997. V. 123(1). P. 58−64.
- Twose G. Sand-wave formation in a rectangular channel under uniform laminar flow // Project report, Department of Civil and Resource Engineering, The University of Aukland, Aukland, New Zealand, 1996.
- Coleman S.E., and Melville B. W. Initiation of bed forms on a flat sand bed // J. Hyd. Engrg., ASCE. 1996. V. 122(6) P. 301−310.
- Coleman S.E., Eling B., and Twose G. Sand-wave formation in laminar open-channel flow // Proc., 7 International Symposium on River Sedimentation, Hong Kong, China, December 1998. P. 73−78.
- Coleman S.E., and Eling B. Sand wavelets in laminar open-channel flows // J. of Hydraulic Research. IAHR. 2000. V. 38. № 5. P. 331−338.
- Cantwell B.J. Organized motion in turbulent flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 1981. V. 13. P. 437−515.
- Hussain A.K.M.F. Coherent structures reality and myth // Phys. Fluids. 1983. V. 26(10). P. 2816−2850.
- Robinson S.K. Coherent motions in the turbulent boundary layer // Annu. Rev. Fluid Mech. 1991. V. 23. P. 601−639.
- Sutherland A.J. Proposed mechanism for sediment entrainment by turbulent flows // J. Geophys. Res. 1967. V. 72. P. 6183−6194.
- Grass A.J. Transport of fine sand on a flat bed: turbulence suspension mechanics // Proc. Euromech 48, Tech. Univ. of Denmark, Copenhagen, 1974.
- Grass A.J. The influence of boundary layer turbulence on the mechanics of sediment transport // Proc. Euromech 156: Mechanics of Sediment Transport, Istanbul, 1982.
- Jackson R.G. Sedimentological and fluid-dynamic implications of the turbulent bursting phenomenon in geophysical flows // J. Fluid Mech. 1976. V. 77(3). P. 531−560.
- Sumer B.M., and Oguz B. Particle motions near the bottom in turbulent flow in an open channel // J. Fluid Mech. V. 86(1). P. 109−127.
- Sumer B.M., and Deigaard R. Particle motions near the bottom in turbulent flow in an open channel, part 2//J. Fluid Mech. 1981. V. 109. P. 311−337.
- Ikeda S., and Asaeda T. Sediment suspension with rippled bed I I J. Hydr. Engr., ASCE. 1983. V. 109(3). P. 409−423.
- Dyer K.R., and Soulsby R.L. Sand trasport on the continental shelf // Annu. Rev. Fluid Mech. 1988. V. 20. P. 295−324.
- Asaeda T., Nakai M., Manandhar S.K., and Tamai N. Sediment entrainment in channels with rippled bed // J. Hydr. Engr., ASCE. 1989. V. 115(3). P. 327−339.
- Kawanisi K, and Yokosi S. Measurments of turbulence and suspended sediment in tidal river // J. Hydr. Engr., ASCE. 1993. V. 119(6). P. 704−724.
- Wei T., and Willmart WW Examination of v-velocity fluctuations in a turbulent channel flow in the context of sediment transport // J. Fluid Mech. 1991. V. 223. P. 241−252.
- Dou Guoren. Mechanics of Turbulence, vol. 2, Beijing, China Advanced Education Press (in Chinese), 1987.
- Kline S.J., Reynolds W.C., Schraub F.A., andRunstadler P. W. The structure of turbulent boundary layers, J. Fluid Mech. 1967. V. 30(4). P. 741−773.
- Kumar S., Gupta R., and Banerjee S. An experimental investigation of the characteristics of free-surface turbulence in channel flow // Phys. Fluids. 1998. V. 10. № 2. P. 437.
- Yung P.K., Merry H., and Bott T.R. The role of turbulent burst in particle re-entrainment in aqueous systems // Chemical Engineering Science, Flight. 1989. V. 44. № 4. P. 87.
- Rashidi M., Hetsroni G., and Banerjee S. Particle-turbulence interaction in a boudary layer // Int. J. Multiphase flow, Flight. 1990. V. 16. № 6. P. 935.
- Sechet P., and Le Guennec B. Bursting phenomenon and incipient motion of solid particles in bed-load transport // J. Hydraulic Research. 1999. V. 37. № 5. P.68.
- Kaftori D., Hetsroni G., and Banerjee S. Funnel shaped vortical structures in wall turbulence // Phys. Fluids. 1994. V. 6. P. 30.
- Robinson S.K., Kline S.J., and Spalart P.R. Review of quasi-coherent structures in a numerically simulated turbulent boundary layer // Nasa Technical Memorandum 102 191. 1989. V. 90. P. 13 723.
- Nakagawa H., and Nezu /. Structure of space-time correlations of bursting phenomena in an open-channel flow // J. Fluid Mech. 1981. V. 104. P. 1.
- Johansson A.V., Alfredson P.H., and Kim J. Evolution and dynamics of shear-layer structures in near-wall turbulence // J. Fluid Mech. 1991. V. 224. P.579.
- Garcia M., Lopez F., and Nino Y. Characterization of near-bed coherent structures in turbulent open-channel flow using synchronized high-speed video and hot film measurement // Experiments in Fluids. 1995. V. 19. P. 16.
- Komori S., Murakami Y., and Ueda H. The relationship between surface-renewal and bursting motions in an open-channel flow // J. Fluid Mech. 1989. V. 203. P. 103.
- Rashidi M., and Banerjee S. Turbulence structure in free-surface channel flows//Phys. Fluids. 1988. V. 31. P. 2491.
- Джозеф Д. Устойчивость движения жидкости. М.: Мир. 1981.
- Schubauer G. В., Skramstad Н. К. Laminar boundary layer oscillations and transition on a flat plate // NACA ACR- NACA Tech. Rept. 1943. № 909.
- Fasel H., and Konzelmann U. Non-parallel stability of a flat-plate boundary layer using the complete Navier-Stokes equation. // J. Fluid Mech. 1990. № 224. P. 311−347.
- Adams N.A., and Kleiser L. Subharmonic transition to turbulence in a flat-plate boundary layer at Mach number 4.5 // J. Fluid Mech. 1996. № 317. P. 301 335.
- Жмур B.B. Дисковая модель мезомасштабного вихря в потоке со сдвигом скорости // Океанология. 1988. Выпуск 5. С. 709−714.
- Еречнев Д.А., Леонтьев Д. И., Мельникова О. Н. Образование цилиндрических вихрей у дна тормозящегося потока воды // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 14. № 6. С. 835−841.
- Бутов С.А., Еречнев Д. А., Леонтьев Д. И., Мельникова О. Н. Размыв дна волнами на воде // Изв. АН. Серия физическая. 1998. Т. 62. № 12. С. 23 792 387.
- Бутов С.А., Жмур В. В., Мельникова О. Н., Погарский Ф. А., Сапов Д. А. Вихри в стационарном потоке у шероховатого дна // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 5. С. 727−734.
- Бутов С.А., Волков П. Ю., Достовалова КВ., Жмур В. В., Мельникова О. Н. Влияние продольного градиента скорости потока на движение вихрей у границы раздела сред // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 1.С. 109−118.
- Лайтхилл Дж. Волны в жидкости. М.: Мир, 1981. 598 с.
- Емельянов А.В., Мельникова О. Н., Шевченко О. Б. Исследование песчаных гряд в лабораторном русловом потоке // Гидротехническое строительство. 1986. № 11. С. 26−29.
- Мельникова О.Н., Пьгркин Ю. Г. Поперечная циркуляция в потоке- условия возникновения и механизм развития у береговых откосов прямолинейных русел. В книге «Работа водных потоков». М.: МГУ. 1987. С. 120−135.
- Мельникова О. Н, Пыркин Ю. Г., Шевченко О. Б. Формирование донных гряд в каналах // Гидротехническое строительство. 1989. № 2. С.29−32.
- Мельникова О. Н, Петров В. П. Исследование формирования донных гряд в открытом потоке воды. 1989. ДАН СССР. Т.304. № 4. С.832−835.
- Мельникова О. Н, Пыркин Ю. Г. Экспериментальное исследование грядообразования в потоке воды // Изв. АН СССР. 1990. Физика атмосферы и океана. Т.26. № 8. С. 888−891.
- Брязгин А.А., Мельникова О. Н., Салькова Г. Ю. Деформация дна в потоке со свободной поверхностью. Сборник трудов всесоюзного объединения Союзводпроект. М. 1990. С. 80−85.
- Вытяганец В.Ю., Мельникова О. Н., Мулюкова Н. Б., Осипов Д. Н., Петров В. П. Вихри в придонном слое течения со стационарной волной.
- Тезисы доклада на всесоюзной конференции «Проблемы стратифицированных течений». Канев. 1991. Т.1. С. 98−99.
- Мельникова О.Н., Петров В. П., Пыркин Ю. Г. Донные гряды, формируемые потоком со свободной поверхностью. В кн. «Экологические проблемы эрозии почв и русловых процессов». М.:МГУ. 1992. С. 108−117.
- Мельникова О.Н., Осипов Д. Н., Петров В. П. Механизм размыва дна прямого потока при воздействии стационарной волны // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1993. Т.29. № 4. 565−569.
- Иванова КН., Мельникова О. Н., Рыкунов JI.H. Физический механизм формирования гряд на дне открытых потоков при критических числах Фруда //ДАН. 1993. Т.332. № 4. С.502−504
- Мельникова О.Н. Формирование песчаных гряд на дне руслового потока стационарными волнами. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32. № 3. С.426−430.
- Иванова И.Н., Мельникова О. Н., Штеренлихт Д. В. Экспериментальное исследование стационарных волн в открытом потоке воды при докритических и критических числах Фруда // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32. № 1. С. 141−146.
- Мельникова О.Н., Рыкунов Л. Н., Сулаков Р. В. Размыв дна в стационарном потоке при его торможении // ДАН. 1996. Т. 348. № 3. С. 394 396.
- Мельникова О.Н. Деформация дна потока со свободной поверхностью. М.: Физ. фак. МГУ. 1997. С. 24
- Бутов С.А., Жмур В. В., Леонтьев Д. И., Мельникова О. Н., Погарский Ф. А., Сапов Д. А. Вихри в стационарном потоке у шероховатого дна // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 5. С.727−734.
- Егоров О.В., Мартынов С. Л., Мельникова О. Н. Влияние волнового характера скорости потока в придонном слое на формирование вихрей // Изв. АН. Серия физическая. 2002.Т.66. № 12. С.1709−1715.
- Островский Л. А. Динамика концентрации тяжелых и легких частиц в вихревых потоках // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1990.Т.26.№ 12.С. 1307−1314.
- Волков П.Ю., Мельникова О. Н. Деформация дна неоднородных потоков. // Изв. АН. Серия физическая. 2000. Т. 64. № 12. С. 2430−2435.
- Yen B.C. Discussion // J. of hydraulic research. 2002. V. 39. № 2. P. 223.
- Barenblat, G.I. «Similary, self-similary and intermediate asymptotics». Consultants Bureau, New York, N. Y. 269 pp. 1982.
- White F.M. Viscous fluid flow. McGraw Hill, New York, N. Y. 1974. 486 pp.
- Яблонский B.C. Краткий курс технической гидромеханики. М.: ГИФМЛ. 1961.
- Жмур В.В., О.Н. Мельникова, Ф. А. Погарский, Д. А. Сапов. Когерентные структуры в неоднородных потоках у дна // Изв. АН. Серия физическая. 2000. Т. 64. № 12. С. 2412−2423.
- Волков П.Ю., Достовалова КВ., Еречнев Д. А., Куницын В. Е., Мартынов С. Л., Мельникова О. Н. Оценка деформации поверхностей воды и песка в ветровом канале // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37. № 6. С. 834−841.
- Nikora V., Habersack Н., Huber Т., and McEwan I. On bed particle diffusion in gravel bed flows under weak bed load transport // Water resources research. 2002. V. 39. P. 10.
- Howry M., Khar if C., Giovanangeli J.P. Generation of gravity waves by a vortex street in air // in The air-sea interface. Eds. by Donelan M. A., Hui W.H., Plant W.J., The University of Toronto Press. Toronto. 1996. P. 83−90.
- Chang P. A., Piomelli U., Blake W.K. Relationship between wall pressure and velocity-field sources// Physics of fluids. 1999. V. l 1. № 11. P. 3434−3448.
- Witting J.M. A spectral model of pressure fluctuations at a rigid wall bounding an a incompressible fluid, based on turbulent structures in the boundary layer//Noise contral Eng. J. 1986. №.26. P.28−35.
- Gaster M. On the effect of boundary-layer growth on flow stability. // J. Fluid Mech. 1974. № 66, part 3. P. 465−480.
- Жмур B.B., Мельникова O.H., Пыркин Ю. Г., Силаев М. А., Синютин П. А. Связь турбулентных характеристик с когерентными структурами в неоднородных потоках // Изв. АН. Серия физическая. 2000. Т. 64. № 12. С. 2424−2429.
- Пыркин Ю.Г., Галкин С. В., Силаев М.А. II Межвузовский тематический сборник. Массообменные процессы и аппараты химической технологии. Казань: КХТИ, 1984. С. 84.
- Рейнольде А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М.: Энергия, 1979. 408 с.
- Турбулентность. Принципы и применения. Под ред. У. Фроста и Т. Моулдена. М.: Мир, 1980. 536 с.
- Методы расчета турбулентных течений. Под ред. В. Кольмана. М.: Мир, 1984. 464 с.