Динамика тяжелого тела, находящегося во вращающейся кювете с жидкостью, при модуляции скорости вращения
О.А. Власова1, В.Г. Козлов1, Н.В. Козлов2
1Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, Пермь, 614990, Россия
vlasova_oa@pspu.ru
2Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, 61401, Россия
kozlov.n@icmm.ru
Ключевые слова: вращение, модуляция скорости, тяжелое тело, вязкая жидкость, подъемная сила, rotation, velocity modulation, heavy body, viscous fluid, lift force
Страницы: 39-49
Аннотация
Экспериментально исследовано поведение тяжелого цилиндрического тела во вращающейся вокруг горизонтальной оси цилиндрической кювете, заполненной вязкой жидкостью. Скорость вращения кюветы периодически изменяется (модулируется). При постоянной скорости вращения под действием центробежной силы тело находится вблизи стенки кюветы и совершает вращение вместе с кюветой и жидкостью как единое целое. Изучено поведение тела в зависимости от амплитуды и частоты модуляции скорости вращения. Установлено, что при достижении порогового значения амплитуды модуляции (при заданной частоте) тяжелое тело отрывается от границы кюветы и принимает равновесное положение на некотором расстоянии от границы. Показано, что действующая на тело осредненная сила отталкивания от границы кюветы связана с азимутальными колебаниями тела в равномерно вращающейся системе отсчета и проявляется на расстоянии, сравнимом с толщиной динамических пограничных слоев. Установлено, что в закритической области в результате нарушения симметрии азимутальных колебаний тело совершает азимутальный дрейф. В области высоких частот колебаний кюветы определена зависимость коэффициента подъемной силы от величины зазора между телом и стенкой.
DOI: 10.15372/PMTF20180205 |
