Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Эксперимент по формированию вихря при вытекании жидкости из бака

А.А. Павельев, д.ф.-м.н., А.А. Штарев, аспирант

Московский физико-технический институт

Исследовательский центр имени Келдыша

 

Интерес к вопросу о возникновении вращения в системах изначально не содержащих вращения поддерживается постоянно, что связано как с попытками объяснить возникновение вихря в бытовых устройствах, так и с необходимостью решения технических проблем, возникающих при вытекании жидкости из баков и при образовании вихря при течении в сужающихся каналах. Кроме того данный вопрос является частью более общей проблемы, которая может быть охарактеризована как определение условий формирования интенсивного вихревого течения в системах изначально не содержащих таких вихревых течений. Здесь можно отметить вопрос о условиях возникновения таких атмосферных явлений, как тайфуны, торнадо и т. д.

Выдвигаются различные гипотезы для объяснения причин возникновения вихрей при вытекании жидкостей из баков и раковин. В [1,2] выдвигается предположение об определяющем влиянии сил Кориолиса, возникающих из-за вращения Земли. Эксперименты [1,2] показали, что силы Кориолиса действительно могут вызывать вращение, причем если в северном полушарии наблюдалось вращение против часовой стрелки, то в южном полушарии вращение наблюдалось по часовой стрелке. В зависимости от величины расхода в  [3] наблюдалось или отсутствие вихря вблизи сливного устройства, или существование нескольких  вихрей, которые периодически объединялись в один вихрь, или одного устойчивого вихря. Мы исследовали зависимость условий возникновения вращения от не симметрии потока, присутствия в жидкости изначальных вращений и предполагаемой неустойчивости потока.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы. Созданная система подачи жидкости в установку обеспечивает истечение из установки сразу после её заполнения без вращения и, соответственно, без образования вихревого течения у сливного отверстия. Вращение погруженного в поток диска перед открытием сливного отверстия приводило к формированию вихревой воронки при истечении из установки,  если сливное отверстие было в центре, но происходило без  формирования вихревой воронки, если сливное отверстие располагалось не в центре. При стационарном течении кратковременное вращение диска приводит к возникновению и последующему затуханию вихря вблизи сливного отверстия, что может свидетельствовать о устойчивости исследуемого течения к возмущениям, создаваемым вращающимся диском. Несимметричность геометрии необязательно приводит к возникновению вращения. Остается открытым вопрос о том, при каких несимметричных условиях  вблизи отверстия формируется вихрь.  Неясно, возможно ли возникновение вихря из-за неустойчивости данного течения при внесении в поток возмущений, отличных от тех, которые создаются вращающимся диском. Предстоит определить, при каком смещении от центра сливного отверстия при истечении из сосуда предварительно закрученной жидкости вихревая воронка над сливным отверстием не формируется.

Литература:

Shapiro A. H.  Bath-tub vortex. Nature. 1962. V. 196. P.1080-1081.   Trefethen L.M, Bilger R.W., Fink P.T., Lixton R.E., Tanner R.E. The Both-tub vortex in  the southern hemisphere. Nature.1965. V207.P.1084-1085. Shingubara Shosou , Kawakubo Tatsuyuki. Formation of vortices around a sinkhole. Journal of the Physical Society of Japan.1984. V. 53. №.3. P. 1026-1030.
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика