ИСТИНА

Проведено численное решение задачи о вихревых нестационарных взаимодействиях импульсных или стационарных осесимметричных струй, истекающих из круглого сопла, а также сформированных ими вихревых колец с тонкими проницаемыми экранами в форме сеток, имеющих различные степени проницаемости (коэффициенты незаполнения, то есть, отношение суммарной площади всех отверстий у данной сетки к общей площади от 30 % до 90 %). Использованы численные методы дискретных вихрей и вязких вихревых доменов при решении задач в идеальной и в вязкой постановках на основе двумерных осесимметричных нестационарных уравнений Эйлера или Навье-Стокса в лагранжевых координатах. Предполагается, что касательная и нормальная составляющие скорости при просачивании сквозь эти экраны сохраняются. Предполагается, что закон просачивания (то есть, зависимость перепада давления от нормальной скорости) является квадратичным. Бессеточным численным методом вязких вихревых доменов воспроизведено явление распространения, просачивания и рассеивания затопленной импульсной струи и сформированного ею кольцевого вихря при взаимодействии струйного потока вязкой и несжимаемой среды с проницаемыми экранами с различными степенями проницаемости. Проведена численная визуализация структуры струи с помощью искусственного внесения в моделируемое поле течения на срезе сопла бесконечно малых частиц с нулевой массой, переносимых затем потоком. Проведено сравнение расчётного распределения невесомых частиц в потоке с распределением аналогичных визуализирующих течение частиц пыли в экспериментальной работе. Получено согласование расчётов и экспериментов по структуре кольцевых вихрей, а также по скорости их проникания через экраны (в зависимости от степени проницаемости экранов) и по осреднённым профилям нормальной скорости просачивания несжимаемой среды сквозь поверхность проницаемых экранов. Обнаружено, что в результате применения проницаемых экранов типа сеток без направляющего действия возможно уменьшение скорости распространения кольцевых вихрей, сформированных импульсными круглыми струями, примерно в полтора раза (при коэффициентах незаполнения экрана σ ≥ 0.3). Также наблюдается разделение крупных вихрей на мелкие и их рассредоточение в пространстве, особенно в случае идеальной среды или при больших числах Рейнольдса. При этом головные вихревые структуры, как правило, имеют меньший размер по радиусу, чем следующие за ними. Прохождение каждого из вихрей сквозь проницаемый экран порождает локальный максимум силы сопротивления экрана. Показано, что при удалении проницаемого экрана от места, откуда истекает струя и где рождается кольцевой вихрь, влияние этого экрана на изменение формы вихря при взаимодействии существенно возрастает. Показано, что для уменьшения силы взаимодействия проницаемой поверхности с мощным вихрём примерно в 5.5 раза достаточно увеличить степень проницаемости материала (коэффициент незаполнения) не в 5.5, а всего лишь в 2 раза.