Пульсации давления на поверхности размыва грунта

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований поля пульсаций пристеночного давления на поверхности размыва грунта перед призматической опорой. Вблизи опоры генерируются подковообразные вихревые структуры и следные вихри. Внутри отверстия размыва грунта перед плохо обтекаемым телом формируются две квазиустойчивые крупномасштабные подковообразные вихревые структуры. Первая из них генерируется при отрыве пограничного слоя с передней кромки отверстия размыва и формирует верхний склон углубления. Вторая подковообразная структура меньшего размера образуется при взаимодействии сдвигового слоя над углублением и ниспадающего течения вдоль фронтальной поверхности призматической модели и формирует нижний склон углубления. Наибольшая глубина размыва грунта и интенсивность пульсаций пристеночного давления имеет место там, где ниспадающее течение взаимодействует с размываемым грунтом. В спектрах пульсаций давления наблюдаются дискретные подъемы на частотах вращения подковообразных вихрей. Частота вращения подковообразного вихря вблизи призмы в (2:3) раза выше, чем внутри верхнего по потоку склона отложения песка в отверстии размыва.

Наведено результати експериментальних досліджень поля пульсацій пристінного тиску на поверхні розмиву грунту перед призматичною опорою. Поблизу опори генеруються підковоподібні вихрові структури та слідні вихори. Усередині отвору розмиву грунту перед погано обтічним тілом формуються дві квазістійкі великомасштабні підковоподібні вихрові структури. Перша з них генерується під час відриву примежового шару з переднього краю отвору розмиву та формує верхній схил заглиблення. Друга підковоподібна структура меншого розміру утворюється під час взаємодії зсувного шару над заглибленням і течії, що спрямована до дна вздовж фронтальної поверхні призматичної моделі, та формує нижній схил заглиблення. Найбільша глибина розмиву та інтенсивність пульсацій пристінного тиску має місце там, де течія, що спрямована до дна, взаємодіє з розмивним грунтом. У спектрах пульсацій тиску спостерігаються дискретні підйоми на частотах обертання підковоподібних вихорів. Частота обертання підковоподібного вихору поблизу призми у (2:3) рази вища, ніж усередині верхнього за потоком схилу відкладання піску в отворі розмиву.

The results of experimental researches of the field of wall-pressure fluctuations on the scour surface before prismatic pier are presented. The horseshoe vortical structures and wake vortices are generated near-by pier. Two quasistable large-scale horseshoe vortical structures are formed into scour opening before the bluff body. First from them is generated at boundary layer separation from the front edge of scour opening and forms the overhead slope of cavity. The second horseshoe structure of less size is formed at interaction of shear layer above cavity and spilling flow along the frontal surface of prismatic model and forms the bottom slope of cavity. The most depth of scour and intensity of wall-pressure fluctuations takes place wherein a spilling flow interact with the scour soil. In the pressure fluctuation spectra there are the discretes on frequencies of horseshoe vortex rotation. Frequency of horseshoe vortex rotation near-by a prism in (2...3) time higher, than into the overhead streamwise slope deposit of sand in scour opening.