Попов Д.Н.. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. Часть 1. Страница 99

По исследованиям устойчивости неустановившегося движения сплошных сред в трубах известно немного работ. Краткий обзор большинства этих работ приводит Т. Сарпкая перед описанием своих экспериментов по исследованию в трубе устойчивости ламинарного пульсирующего потока, не меняющего направления течения [64]. Этот обзор должен быть дополнен работой С. И. Сергеева, в которой даны результаты визуального наблюдения за периодическими колебаниями столба воды в стеклянных трубках [67]. Оба автора отмечают увеличение критического числа Рейнольдса, при котором нарушается устойчивость неустановившегося потока по сравнению с известным из гидравлики критическим числом Рейнольдса для установившегося ламинарного движения. При этом результаты экспериментов Т. Сарпкая подтверждаются экспериментами Д. Гилбреча и Г. Комбза и не согласуются с экспериментами Г. Дарлинга, который при периодически изменяющемся расходе жидкости получил критическое число Рейнольдса, равное 1500.

Т. Сарпкая выделяет два фактора, различно влияющие на устойчивость неустановившегося движения жидкости. Один из этих факторов способствует нарушению устойчивости потока и непосредственно связан с возникновением точек перегиба на профилях местных скоростей при колебании расхода жидкости. Другой фактор заключается в стабилизирующем действии на поток ускорения жидкости. Отношение времени существования точек перегиба на профилях местных скоростей к остальной части периода колебания расхода принимается за показатель, характеризующий возможность нарастания или затухания случайных возмущений, возникающих в потоке. Этот показатель зависит от отношения амплитуды колебания расхода к среднему за период колебания расходу и от частоты колебания расхода жидкости в трубе.

Нарушение устойчивости движения жидкости определялось по росту искусственно вызванных в потоке турбулентных пробок. По осциллограммам с записью давления при затухающих и развивающихся турбулентных пробках Т. Сарпкая получил границы устойчивости ламинарного потока при гармоническом изменении расхода жидкости в трубе. Эти границы показаны на рис. 9.1, причем по

оси абсцисс отложено число Рейнольдса Re_m, вычисляемое по амп плитуде колебания средней по сечению трубы скорости a_v жидко-

сти, а по оси ординат отложено число Рейнольдса, соответствующее осреднен- ной за период колебания средней по сечению скорости v₀. Параметр характеризует безразмерную частоту колебания расхода жидкости: