שדרת הערבולים של פון קרמן – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
Matanyabot (שיחה | תרומות)
מאין תקציר עריכה
שורה 1:
[[קובץ:Vortex-street-animation.gif|ממוזער|400px|תופעת מערבולות פון קרמן בזרימה סביב גליל]]
ב[[מכניקת הזורמים]], '''שדרת הערבולים של פון קרמן''' ([[אנגלית]]: Kármán vortex street]]) היא מושג ב[[מכניקת הזורמים]] לתיאור 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 הזורם 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}}
שורה 18:
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}}
 
St- זהו [[מספר סטרוהאל]] (strouhal number). זהו מספר חסר מימד המתאר תנועת גופים מתנדנדים (רוטטים). {{ש}}
 
d - קוטר הגליל (או אורך אופייני עבור גופים אחרים) {{ש}}
 
V - מהירות הזורם{{ש}}
 
ν- צמיגות הזורם{{ש}}
 
ρ- צפיפות הזורם{{ש}}
 
f - תדירות המערבולות {{ש}}
 
שורה 40 ⟵ 34:
[[קובץ:Srrrpd.png|ממוזער|left|300px|מס' סטרוהאל כפונקציה של מס' ריינולדס בזרימה סביב גליל]]
 
== שימוש נפוץ לתופעה זו הינוהוא מד ספיקה ==
 
אחת הדרכים לקבלת קשר בין מספר ריינולדס למספר סטרוהאל היא באמצעות מד ספיקה.