ויקיפדיה

שדרת הערבולים של פון קרמן – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
ויקישיתוף בשורה
שורה 1:
[[Imageקובץ:Vortex-street-animation.gif|thumbממוזער|400px|תופעת מערבולות פון קרמן בזרימה סביב גליל]]
ב[[מכניקת הזורמים]], '''שדרת הערבולים של פון קרמן''' ([[Kármán vortex street]]) היא דפוס חוזר של מערבולות המתרחשת כאשר זורם כגון מים או אוויר חולף על פני גוף קהה במהירות מסוימת, כתלות בגודל ובצורת הגוף. בתופעה זו נוצרות שורות של מערבולות מכל צד (עם כיוונים מנוגדים) ובכך משתנה חלוקת הלחץ. מערבולות אלו גורמות לכוחות מתחלפים לצידי הגליל וגורמים לו לרטוט. אם התדירות מגיע לתדירות הטבעית של הגוף נקבל תהודה. זוהי תופעה של תבנית חוזרת של מערבולות הנגרמות על ידי הפרדת זרימה של נוזל באמצעות גוף השקוע בנוזל. הפרדות זרימה- מתרחשת כאשר שכבת הגבול מתקדמת בכיוון הפוך לגרדיאנט הלחצים. מקור התופעה הוא בצמיגות הנוזל והתופעה תלויה ב[[מספר ריינולדס]] של הנוזל וכן בעובי הגוף החשוף לזורם. טווח מס' ריינולדס בו תתקבל התופעה ישתנה כתלות בגודל והצורה של הגוף היוצר את ההפרעה וצמיגות הנוזל (עבור גליל עגול <math>47 < Re < 10^{5}</math> ). התופעה הוסברה לראשונה על ידי המהנדס [[תיאודור פון קרמן]] ( [[Theodore von Kármán]]) בשנת 1912.{{ש}}
 
זרימה סביב גופים קהים במספרי ריינולדס גדולים מספיק גורמים ליצירת מערבולות בצורה מחזורית - זוהי תופעת שדרת הערבולים של פון קרמן. ניתן לחזות בתופעה זו מאחורי קווי טלפון - הנשמעים כמו צלילים צורמים של רוח, מאחורי בניינים, ארובות וגופים קהים נוספים. ניתן גם לחזות בהיווצרות מערבולות אחריי גופים הרחוקים מלהיות גליליים, למשל ליד הרים או ספינות. תכונה אופיינית של שדרת הערבולים היא הדמיון הגאומטרי שלה, שהוא כמעט בלתי תלוי בגוף הקהה היוצר אותה. מאפיין זה רומז לנו שצריך להיות קשר אנליטי בין מספר ריינולדס ל[[מספר סטרוהאל]] ו[[מקדם הגרר]]. כאשר מספר ריינולדס מתאר את תנאי השפה עם הגוף ומספר סטרוהאל ומקדם הגרר מתארים את פרמטרי הערבולים.{{ש}}
 
[[קובץ:תופעת הערבולים של פון קרמן.jpg|ממוסגר|שמאל|תופעת הערבולים של פון קרמן כפי שנצפתה מעל האי Juan Fernández ליד צ'ילה. האי יוצר הפרעה לרוחות וכך נוצרת התופעה.]]
שורה 8:
== הגדרת הפרמטרים ==
 
'''מספר ריינולדס''':<center>:<math> \mbox{Re} = {v d\over \nu} </math>▼
 
▲'''מספר ריינולדס''':<center>:<math> \mbox{Re} = {v d\over \nu} </math>
</center>
{{ש}}
את תדירות המערבולות הנוצרות נקבל ממספר סטרוהאל.{{ש}}
 
'''מספר סטרוהאל''': <center><math> \mbox{St} = {f d\over V} </math>
</center>
 
כאשר:
Re– [[מספר ריינולדס]] ([[Reynolds number]]) זהו מספר חסר מימד המראה את היחס בין כוחות האינרציה לכוחות הצמיגות, אשר עוזר לחזות תבניות זרימה במצבים שונים.{{ש}}
שורה 30 ⟵ 29:
ρ- צפיפות הזורם{{ש}}
 
f - תדירות המערבולות {{ש}}
 
 
קשר נפוץ בין מספר סטרוהאל, מקדם הגרר ומספר ריינולדס אשר התקבל משימור מסה, שימור מומנטום ושיקולי אנרגיה.{{ש}}{{ש}}
 
<center><math> \mbox{St} = {f d\over V}\approx0.198(1-{19.7\over Re}) </math>
</center>
 
קשר זה נכון עבור מספרי ריינולדס <math>250 \leq Re \leq 2\cdot10^{5}</math>{{ש}}▼
 
[[Imageקובץ:Srrrpd.png|thumbממוזער|left|300px|מס' סטרוהאל כפונקציה של מס' ריינולדס בזרימה סביב גליל]]▼
▲קשר זה נכון עבור מספרי ריינולדס <math>250 \leq Re \leq 2\cdot10^{5}</math>{{ש}}
 
 
▲[[Image:Srrrpd.png|thumb|left|300px|מס' סטרוהאל כפונקציה של מס' ריינולדס בזרימה סביב גליל]]
 
 
 
== שימוש נפוץ לתופעה זו הינו מד ספיקה ==
 
 
אחת הדרכים לקבלת קשר בין מספר ריינולדס למספר סטרוהאל היא באמצעות מד ספיקה.
שורה 54 ⟵ 47:
 
{{ש}}{{ש}}
 
 
 
== לקריאה נוספת ==
שורה 62 ⟵ 53:
</div>
<div class="mw-content-ltr">
* P. C. JAIN and B. S. GOEL, SHEDDING OF VORTICES BEHIND A CIRCULAR CYLINDER, 15 March 1976 </div>
<div class="mw-content-ltr">
* Zhiyong Li Zhiqiang Sun, Development of the Vortex Mass Flowmeter with Wall Pressure Measurement, 1, 2013</div>
<div class="mw-content-ltr">
* A. K. EL WAHED and J. L. SPROSTON , The influence of shedder shape on the performance of the electrostatic vortex flowmeter , 2 July 1991</div>
<div class="mw-content-ltr">
* Tansley, Claire E.; Marshall, David P. (2001). "Flow past a Cylinder on a Plane, with Application to Gulf Stream Separation and the Antarctic Circumpolar Current". Journal of Physical Oceanography 31 (11): 3274–3283. Bibcode:2001JPO....31.3274T. doi:10.1175/1520-0485(2001)031<3274:FPACOA>2.0.CO;2.
 
==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
 
[[קטגוריה:מכניקת הזורמים]]
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/שדרת_הערבולים_של_פון_קרמן"