Анализ движения частиц в вихревом слое вязкого газа над поверхностью плоских и профилированных вращающихся дисков

Abstract

Эксперименты на вращающихся в воздушной среде конусах с углом при вершине β= 120º и плоском диске показали, что при частотах Ω ≥2,5 Гц существует качественное различие в движении мелких(d ≈0,1 мм) и крупных (d ≈ 1 мм) частиц. Первые движутся в приповерхностной зоне над диском, вторые движутся « прыжками» высотой до3 см. Сравнение кинематики сферической и несферической частиц, в частности эллипсоида с осями d, d и 4/3d, показало неизбежность возникновения «прыжков» крупных частиц. Крупные частицы переходят в режим автоколебаний под действием периодически возникающей силы Магнуса. Мелкие частицы локализуются в пределах вихревого слоя.

Experiments on the rotating in the air cones with vertex angle β= 120º and flat disc shown that on frequencies Ω ≥2.5 hertz exists a qualitative difference in movement for the particles with diameters d ≈1 mm and d ≈0.1 mm. The particles with d ≈0.1 mm move in the near-surface region, the particles with d ≈1 mm jump up to 3 cm. Comparison of the spherical and aspheric (ellipsoid with axles d, dand 4/3d) particles' kinematics moving shown the inevitability of the large particles jump occurrence. Large particles come to self-oscillation regime by reason of periodically appearance of the Magnus force. Small particles are localized in the velocity layer.