Число Струхала – довідка

# вікіпедія, Популярність: помірна

Число Струхала: Безрозмірне Відношення, що Характеризує нестаціонарність течій у рідинах та газах

У світі нестаціонарних течій рідин і газів існує вагоме число, відоме як число Струхала, яке стоїть на сторожі подібності та повторюваності гідродинамічних явищ. Назване на честь чеського вченого Вінценца Строугала (1850-1923), це число безрозмірне, що не має одиниць виміру, і є одним з важливих інструментів в арсеналі дослідників і інженерів, що дозволяє з’ясовувати природу та динаміку потоків.

H2. Число Струхала: Визначення та фізична інтерпретація

Число Струхала (позначається як Sr, Sh або St) визначається як безрозмірне відношення між характерним часом потоку (τ) та характерним часом конвекції (τ_c).

Математично визначається так:

Sr = τ /τ_c

Де:

• τ – характерний час потоку, який представляє час, необхідний для рідини або газу, щоб подолати характерну відстань L зі швидкістю U потоку.
• τ_c – характерний час конвекції, який є часом, необхідним для конвекції рідини або газу на відстань L під дією сили тяжіння та в’язкості.

Інакше кажучи, число Струхала є мірою відношення між інерційними та в’язко-гравітаційними силами в потоці. Воно дає нам уявлення про відносну важливість нестаціонарних ефектів у потоці. Цікаво зазначити, що Sr не залежить від розміру або форми тіла, що обтікається потоком, але є функцією чисел Рейнольдса (Re) і Грасгофа (Gr).

H3. Число Струхала та Аеродинамічні Сили

Число Струхала відіграє важливу роль у виникненні та розвитку аеродинамічних сил, таких як підйомна сила і сила опору. Воно визначає частоту виникнення вихорів за обтіканим тілом, що, в свою чергу, впливає на величину аеродинамічних сил.

H3. Число Струхала у Фізичних Системах

Приклади застосувань числа Струхала у фізичних системах:

1. Аеродинаміка: Число Струхала використовується для прогнозування частоти коливань крил літаків, що визначає їхню стійкість і керованість.
2. Метеорологія: Це число має важливе значення для вивчення вітру і змін погоди, особливо у випадках термоконвекції та вібрації ліній електропередач.
3. Океанографія: Число Струхала застосовується при аналізі характеристик морських течій і хвиль.
4. Гідравліка: Воно використовується у розрахунках кавітаційних явищ, вивченні стійкості плавучих споруд і розрахунку вібрацій в системах водопостачання чи водовідведення.

H2. Умови Подібності та Стійкості за Числом Струхала

Число Струхала є ключовим критерієм подібності для нестаціонарних течій. Це означає, що потоки з однаковим числом Струхала матимуть подібну структуру та поведінку, навіть якщо їхні розміри та умови відрізняються.

Наприклад, два крила літака, що рухаються з однаковою швидкістю, але мають різні розміри, можуть мати однакову частоту виникнення вихорів і, отже, аналогічні аеродинамічні сили (за умови, що число Струхала для обох крил однакове).

H3. Критерій Стоугала: Подібність Нестаціонарних Течій

Стійкість потоку є іншим аспектом, пов’язаним з числом Струхала. При певних значеннях Sr потік може стати нестійким, що призводить до виникнення вихорів, пульсацій тиску та інших нестаціонарних явищ.

Наприклад, у трубопроводі, що транспортує рідину, при певній швидкості може виникнути нестабільність потоку, що призведе до виникнення гідравлічних ударів. Значення числа Струхала, при якому виникає ця нестабільність, називається критичним числом Струхала.

H2. Висновки

Число Струхала є потужним інструментом для вивчення та розуміння нестаціонарних течій у рідинах та газах. Воно дозволяє визначати схожість потоків, прогнозувати виникнення аеродинамічних сил і вивчати стійкість потоків. Число Струхала широко використовується в таких сферах, як аеродинаміка, метеорологія, океанографія, гідравліка та інші.

H3. Поширені Запитання

1. Що таке число Струхала?

Число Струхала – це безрозмірне число, що характеризує подібність перебігу гідродинамічних явищ у часі в нестаціонарних течіях.

2. Яке фізичне значення числа Струхала?

Воно є мірою відношення між інерційними та в’язко-гравітаційними силами в потоці.

3. Де використовується число Струхала?

Число Струхала застосовується в таких сферах, як аеродинаміка, метеорологія, океанографія, гідравліка та інші.

4. Як число Струхала пов’язане з аеродинамічними силами?

Воно відіграє важливу роль у виникненні та розвитку аеродинамічних сил, таких як підйомна сила і сила опору.

5. Число Струхала впливає на стійкість потоку?

При певних значеннях Sr потік може стати нестійким, що призводить до виникнення вихорів, пульсацій тиску та інших нестаціонарних явищ.

Залишити коментар

Опубліковано Максим на 23 12 2023. Поданий під Технології. Ви можете слідкувати за будь-якими відповідями через RSS 2.0. Ви можете подивитись до кінця і залишити відповідь.