WikiDer > Число Струхаля
В размерный анализ, то Число Струхаля (Ул., а иногда Sr чтобы избежать конфликта с Число Стентона) это безразмерное число описывающие механизмы колеблющегося потока. Параметр назван в честь Винченк Струхал, чешский физик, который в 1878 году экспериментировал с проводами, вихреобразование и пение на ветру.[1][2] Число Струхаля является неотъемлемой частью основ механика жидкости.
Число Струхаля часто выражается как
куда ж это частота вихреобразование, L - характерная длина (например, гидравлический диаметр или толщина профиля) и U это скорость потока. В некоторых случаях, например, в полете с опусканием вниз, эта характерная длина является амплитудой колебаний. Этот выбор характеристической длины можно использовать для того, чтобы провести различие между числом Струхаля и приведенной частотой:
куда k это пониженная частота, и а - амплитуда качающихся колебаний.
Для больших чисел Струхаля (порядка 1) вязкость преобладает над потоком жидкости, что приводит к коллективному колебательному движению жидкой «пробки». Для малых чисел Струхаля (порядка 10−4 и ниже) высокоскоростная квазистационарная часть движения доминирует над колебаниями. Колебания при промежуточных числах Струхаля характеризуются нарастанием и быстрым последующим отрывом вихрей.[3]
Для сфер с равномерным потоком в Число Рейнольдса диапазон 8 × 102
Приложения
Метрология
В метрология, конкретно осевые турбинные счетчики, число Струхаля используется в сочетании с Число Рошко чтобы дать корреляцию между расходом и частотой. Преимущество этого метода перед методом зависимости частоты / вязкости от К-фактора заключается в том, что он учитывает влияние температуры на измеритель.
куда
- ж = частота счетчика,
- U = расход,
- C = линейный коэффициент расширения материала корпуса счетчика.
Это соотношение оставляет Струхаля безразмерным, хотя безразмерное приближение часто используется для C3, выражается в единицах импульсов / объема (то же, что и К-фактор).
Передвижение животных
У плавающих или летающих животных число Струхаля определяется как
куда,
- ж = частота колебаний (биение хвостом, взмах крыльев и т. д.),
- U = расход,
- А = размах колебаний.
В полете или плавании животных эффективность движения высока в узком диапазоне констант Струхаля, обычно достигая пика в диапазоне 0,2
Смотрите также
- Аэроупругий флаттер
- Число Фруда - Безразмерное число, определяемое как отношение инерции потока к внешнему полю.
- Карман вихревая улица - Повторяющаяся картина закрученных вихрей, вызванная неустойчивым отрывом потока жидкости вокруг затупленных тел
- число Маха - Соотношение скорости движения объекта в жидкости и локальной скорости звука
- Число Рейнольдса - Безразмерная величина, используемая для предсказания структуры потока жидкости
- Число Россби - Отношение силы инерции к силе Кориолиса
- Число Вебера - Безразмерное число в механике жидкости, которое часто используется при анализе потоков жидкости, где есть граница раздела между двумя разными жидкостями.
- Число Уомерсли - Безразмерное выражение частоты пульсирующего потока в зависимости от вязких эффектов
Рекомендации
- ^ Струхал, В. (1878) "Ueber eine besondere Art der Tonerregung" (О необычном звуковом возбуждении), Annalen der Physik und Chemie, 3-я серия, 5 (10) : 216–251.
- ^ Уайт, Фрэнк М. (1999). Механика жидкости (4-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN 978-0-07-116848-9.
- ^ Соби, Ян Дж. (1982). «Колебательные течения при промежуточном числе Струхаля в каналах асимметрии». Журнал гидромеханики. 125: 359–373. Bibcode:1982JFM ... 125..359S. Дои:10.1017 / S0022112082003371.
- ^ Kim, K. J .; Дурбин, П. А. (1988). «Наблюдения за частотами в следе шара и увеличением сопротивления за счет акустического возбуждения». Физика жидкостей. 31 (11): 3260–3265. Bibcode:1988ФФл ... 31.3260К. Дои:10.1063/1.866937.
- ^ Sakamoto, H .; Ханиу, Х. (1990). «Исследование вихрей, выходящих из сфер в однородном потоке». Журнал инженерии жидкостей. 112 (Декабрь): 386–392. Bibcode:1990ATJFE.112..386S. Дои:10.1115/1.2909415.
- ^ а б c Тейлор, Грэм К .; Nudds, Роберт Л .; Томас, Адриан Л. Р. (2003). «Летающие и плавающие животные курсируют по числу Струхаля, настроенному на высокую энергоэффективность». Природа. 425 (6959): 707–711. Bibcode:2003Натура.425..707Т. Дои:10.1038 / природа02000. PMID 14562101.
- ^ Корум, Джонатан (2003). "Число Струхаля в крейсерском полете". Получено 2012-11-13- изображение числа Струхаля для летающих и плавающих животных