- Число Струхаля
-
Число Струхаля ([1][2][3], также [4] или ) — безразмерная величина, один из критериев подобия нестационарных (часто колебательных) течений жидкостей и газов. Для колебательных процессов число Струхаля обычно определяется соотношением
где — характерная частота процесса (например, частота образования вихрей), — характерный линейный размер течения (например, гидравлический диаметр), — характерная скорость потока. Для непериодических процессов часто используется определение[1][4]
где — характерное время процесса. Иногда числом Струхаля называется обратная величина[5][6] (число гомохронности[7][8])
Число названо по имени чешского учёного Винценца Строугала (1850—1923).
Содержание
Варианты названия и произношение
Наряду с названием число Струхаля[3][1] в литературе встречается вариант число Струхала[5]. Ударение в слове Струхаль (Струхал) не установилось: в речи встречается как ударение на первый слог, соответствующее языку-источнику[9], так и на второй.
Историческая справка
Число Струхаля было введено Рэлеем 1894 г.[10] при теоретическом описании результатов опытов Строугала (Струхаля) по изучению генерации звука при обдувании цилиндрических тел потоком воздуха[11]. Название число Струхаля было, по-видимому, введено Рэлеем в 1915 г.[12].
Механический смысл
Число Струхаля характеризует[13] порядок отношения локальной производной и конвективной производной , входящих в полную производную в уравнении движения. Если число Струхаля мало, , то слагаемым, содержащим производную по времени, можно пренебречь, приближенно рассматривая течение как стационарное или квазистационарное. В противоположном случае существенно нестационарного процесса () можно пренебречь конвективной производной, что в ряде случаев существенно упрощает теоретический анализ (например, в случае движения вязкой жидкости после такого упрощения нелинейные уравнения Навье — Стокса становятся линейными).
Применение для описания автоколебаний тела в потоке жидкости или газа
При описании автоколебаний тел в потоках жидкости и газа (звучание эоловой арфы, флаттер, галопирование) число Струхаля, являющееся, фактически, безразмерной частотой колебания тела, зависит от числа Рейнольдса и других параметров. В случае поперечного обтекания цилиндра, важном с практической точки зрения (действие ветра на провода, башни, ракеты на стартовых позициях), число Струхаля зависит только от числа Рейнольдса, причём в диапазоне (см. рис.) действует приближенный эмпирический закон постоянства числа Струхаля: .
Примечания
- ↑ 1 2 3 Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. — М.: ГИТТЛ, 1957. — С. 472. — 784 с.
- ↑ Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. — М.: Наука, 1981. — С. 75. — 448 с.
- ↑ 1 2 Слёзкин Н. А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. — М.: ГИТТЛ, 1955. — С. 107. — 520 с.
- ↑ 1 2 Вольмир А. С. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задачи гидроупругости. — М.: Наука, 1979. — С. 123. — 320 с.
- ↑ 1 2 Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. — М.: Наука, 1986. — Т. 6. Гидродинамика. — С. 89. — 736 с.
- ↑ Микишев Г. Н. Экспериментальные методы в динамике космических аппаратов. — М.: Машиностроение, 1978. — С. 134. — 248 с.
- ↑ Кутателадзе С. С. Анализ подобия в теплофизике. — Новосибирск: Наука, 1982. — С. 259. — 280 с.
- ↑ Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1977. — С. 63. — 344 с.
- ↑ В чешском языке ударение падает на первый слог. Ср. ударение в заимствованных именах собственных Гашеек, Чапек, Шкода.
- ↑ Стретт Дж. В. (лорд Рэлей) Теория звука. — М.: ГИТТЛ, 1955. — Т. 2. — С. 400. — 476 с.
- ↑ Strouhal Ueber eine besondere Art der Tonerregung // Ann. Der Physik u. der Chemie (Wiedemann’s Ann.). — 1878. — Т. 5. — С. 216–251. (Реферат на французском языке)
- ↑ Rayleigh Æolian tones // Philosophical Magazine. — 1915. — Т. 29. — С. 433-444.
- ↑ Баранов В. Б. Гидроаэромеханика и газовая динамика. Часть I. — М.: Издательство МГУ, 1987. — С. 80–81. — 184 с.
- ↑ Данные из книги: Современное состояние гидроаэродинамики вязкой жидкости / Под ред. С. Гольдштейна. — М.: ИЛ, 1948. — Т. 2. — С. 96, 98, 248. — 408 с. См. также экспериментальные данные в курсе по вычислительным методам в гидромеханике (фр.).
Безразмерные величины в физике Понятия Размерность физической величины · Безразмерная величина · π-Теорема · Критерий подобия Числа Аббе · Альфвена · Архимеда · Атвуда · Багнольда · Био · Бонда · Бринкмана · Булыгина · Вебера · Вайсенберга · Галилея · Гартмана · Гей-Люссака · Грасгофа · Гретца · Гуше · Дамкёлера · Деборы · Дерягина · Дина · капиллярности · Кармана · Каулинга · Кирпичёва · Клаузиуса · Кнудсена · Коссовича · Коши · Лапласа · Лундквиста · Лыкова · Льюиса · Лященко · Маха · Марангони · Мортона · Нуссельта · Ньютона · Онезорге · Пекле · Поснова · Прандтля (магнитное, турбулентное) · Пуазёйля · Рейнольдса (магнитное) · Ричардсона · Россби · Роуза · Рошко · Руарка · Рэлея · Соре · Стэнтона · Стокса · Струхаля · Стюарта · Суратмана · Тейлора · Уомерсли · Фёдорова (в гидродинамике · в теории сушки) · Фруда · Фурье · Хагена · Чандрасекара · Шмидта · Шервуда · Эйлера · Эккерта · Экмана · Элсассера · Этвёша Категории:- Гидродинамика
- Критерии подобия
Wikimedia Foundation. 2010.