girdap dökülmesi - Vortex shedding

Dairesel bir silindirin arkasına dökülen girdap. Bu animasyonda, silindirin iki tarafındaki akışlar, iki taraftan gelen girdapların dönüşümlü olduğunu göstermek için farklı renklerde gösterilmiştir. Nezaket, Cesareo de La Rosa Siqueira.

Güney Hint Okyanusu'ndaki Heard Adası'ndan ( sol altta ) rüzgar geçerken girdap dökülmesi , bulutlardaki bu Kármán girdabı caddesine neden oldu

Gelen sıvı dinamiği , girdap dökülme bir salınım yapmakta akış gövdesinin büyüklüğüne ve şekline bağlı olarak, belirli bir hız ile gövde (aerodinamik aksine) hava veya su gibi bir sıvı, örneğin bir blöf akar zaman gerçekleşir. Bu akışta, vücudun arkasında girdaplar oluşturulur ve bir Von Kármán girdap sokağı oluşturan vücudun her iki tarafından periyodik olarak ayrılır . Nesneyi geçen sıvı akışı, nesnenin akış aşağı tarafında alternatif düşük basınçlı girdaplar oluşturur . Nesne düşük basınç bölgesine doğru hareket etme eğiliminde olacaktır.

Blöf yapı bükülmez bir şekilde monte edilmez ve girdap ağızlık sıklığı eşleşirse rezonans frekansının yapısı, yapının başlayabilir tınlama titreşimli, harmonik salınımlann akış enerjisi ile tahrik edilen. Bu titreşim, rüzgarda vızıldayan havai enerji hattı kablolarının ve bazı hızlarda otomobil kamçı radyo antenlerinin çırpınmasının nedenidir . İnce duvarlı çelik borulardan yapılmış uzun bacalar , kritik aralıktaki bir hızda hava akışında, girdap dökülmesinin bacayı, bacaya zarar verebilecek veya tahrip edebilecek şiddetli salınımlara sürükleyebileceği kadar esnek olabilir.

Girdap dökülmesi, 1940 yılında orijinal Tacoma Narrows Köprüsü'nün (Galloping Gertie) başarısızlığının nedenlerinden biriydi , ancak girdap dökülmesinin frekansı köprününkiyle eşleşmediği için reddedildi. Köprü aslında aeroelastik çarpıntı nedeniyle başarısız oldu .

Ohio , Sandusky'deki Cedar Point'te heyecan verici bir yolculuk olan " VertiGo " 2001 kışında girdap dökülmesine maruz kaldı ve üç kuleden birinin çökmesine neden oldu. Yolculuk o zamanlar kış için kapalıydı. Kuzeydoğu İran'da, Haşimi-Nejad doğal gaz rafinerisinin parlama bacaları , 1975'ten 2003'e kadar yedi kez girdap dökülmesine maruz kaldı. Ana nedenin pilot alev ve parlama bacasının etkileşimi olduğunu ortaya çıkaran bazı simülasyon ve analizler yapıldı. Sorun, pilotu kaldırarak çözüldü.

yönetim denklemi

Sonsuz bir silindir için girdap dökülmesinin gerçekleştiği frekans, aşağıdaki denklemle Strouhal sayısı ile ilgilidir:

${\displaystyle \mathrm {St} ={\frac {fD}{V}}}$

Burada , boyutsuzdur Strouhal sayısı , vorteks oluşum frekansı (s ^-1 ), silindirin (m) çapının, ve akış hızı (ms ^-1 ). ${\displaystyle \mathrm {St} }$${\görüntüleme stili f}$${\görüntüleme stili D}$${\görüntüleme stili V}$

Strouhal sayısı Reynolds sayısına bağlıdır , ancak yaygın olarak 0,22 değeri kullanılır. Reynolds sayısında 100'den 100.000'e kadar dört büyüklük sırası üzerinde, Strouhal sayısı yalnızca 0.18 ile 0.22 arasında değişir. ${\displaystyle \mathrm {Re} }$

Girdap dökülme etkilerinin azaltılması

Baca yığını üzerinde sarmal bir sıra

Bir uçak kanadında olduğu gibi, yapıyı geçen akışı düzene sokmak için bir yapıya kaplamalar takılabilir.

Bu tür bir anten direkler veya bağlı kablolar gibi uzun metal bacalar ya da boru yapılarının bir dış tirbuşon kanatçık (a takılabilir çemberin yük az değişken ve rezonans yük frekansları ihmal edilebilir genlikleri yani kasten türbülans dahil etmek için). Girdap kaynaklı titreşimi azaltmak için sarmal sıraların etkinliği, 1957'de Christopher Scruton ve DEJ Walshe tarafından Büyük Britanya'daki Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda keşfedildi . Bu nedenle genellikle Scruton sıraları olarak tanımlanırlar. Hava akışının neden olduğu girdapların bastırılmasında maksimum etkinlik için, her bir kanatçık veya sıra, silindir çapının yaklaşık yüzde 10'u kadar yüksekliğe sahip olmalıdır. Her bir kanadın adımı silindir çapının yaklaşık 5 katı olmalıdır.

Bir ayarlı kütle sönümleyici baca ve bacalar dökülme girdap hafifletmek için kullanılabilir.

Havai enerji hatlarında girdap dökülmesinin neden olduğu rüzgar titreşimlerini azaltmak için bir Stockbridge damperi kullanılır .

Ayrıca bakınız

• Aeroelastik çarpıntı - titreşim kaynaklı girdaplar - kontrast yoluyla
• girdap
• Vorteks kaynaklı titreşim
• Von Kármán girdap sokağı

Referanslar

Dış bağlantılar

• Bir su kanalında bir lazer levhası tarafından aydınlatılan hidrojen kabarcıkları kullanılarak dairesel silindir üzerindeki girdap dökülme mekanizmasının akış görselleştirilmesi. GRS Assi'nin izniyle.