Обмерзання знизило турбулентність підводного руху

Група фізиків під керівництвом Івана Вакарельскі з Тувальського університету наук і технологій Короля Абдулли (Саудівська Аравія) виявила, що покриття шаром льоду кульок, які вільно падають у воді, може призвести до майже дворазового падіння опору. Пов'язано це з явищем кризи опору, що настає для обмерзлих кульок раніше. Дослідження опубліковано в коротко з ним можна ознайомитися в журналі


Автори роботи вивчали турбулентні потоки, що виникають за кульками двох типів - покритими крижаною кіркою і вільні від неї. Виявилося, що наявність шару льоду зменшує швидкість, при якій настає криза опору. Це явище, що призводить до різкого звуження турбулентного потоку позаду кульки, що відіграє важливу роль в опорі середовища. Це, в свою чергу, призводить до розвитку кулькою великих швидкостей.


За словами фізиків, для створення кульок у крижаній оболонці використовувалися ті ж методи, які застосовуються для створення крижаних кульок для коктейлів. Серцевину крижаних «снарядів» являли собою 40-міліметрові сталеві кульки, а товщина наморожуваного шару становила 10 міліметрів.

Криза опору полягає в зміщенні точки відриву турбулентного потоку через приповерхневі ефекти. Спочатку ламінарне (гладке) обтікання тіла змінюється при збільшенні швидкості, призводячи до появи турбулентного поверхневого шару. В результаті область турбулентності позаду тіла «зісковзує» з поверхні і значно звужується.

Зменшення швидкості, при якій турбулентний потік зісковує з тіла, автори роботи пов'язують з повільним перенесенням води з поверхні льоду в навколишнє середовище. Це вдалося підтвердити, порівнюючи характер руху кульок у воді при кімнатній температурі і при 6 градусах Цельсія - при знижених температурах криза опору наступала при великих швидкостях.

Автори припускають, що їхня знахідка допоможе краще моделювати рух айсбергів. Крім того, ефект передбачає, що судна з оледенілим днищем можуть відчувати менший опір води, ніж без корки льоду.

Дослідження кризи опору знаходять застосування в різних галузях науки і техніки - починаючи від розробки кульок для гольфу, закінчуючи аеродинамікою літаків, і гідродинамікою суден. Як правило, основним методом для зниження швидкості, необхідної для цього явища, є створення ямок і бугорків на поверхні об'єктів, нова ж робота запропонувала принципово відмінний підхід.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND