Abstract: Одной из причин замедления вихревых колец в однородной жидкости называют силу сопротивления. Оказывается, что сила сопротивления действует и на другие разновидности вихревых колец, тороидальные пузыри. Тороидальный пузырь является плавучим двухфазным вихревым кольцом, движущимся в жидкости, в ядре которого находится газ. В данной работе тороидальные пузыри формировались путем инжекции импульсной струи воздуха в воду. Показано, что учет силы сопротивления с постоянным коэффициентом сопротивления позволяет значительно уменьшить расхождение между теоретической зависимостью радиуса тора от времени и экспериментом. Предложен новый примирительно к тороидальным пузырям критерий подобия, число Фруда, определенного как квадрат безразмерной циркуляции. Продемонстрировано, что эмпирический коэффициент сопротивления убывает с ростом числа Фруда, более того эту зависимость можно аппроксимировать в виде Cd(Fr)=541,14 Fr^(-2,004). Расхождение между теорией и экспериментом при оценке коэффициента по аппроксимации составляет не более 4%. Таким образом предложенная аппроксимация позволяет исключить эмпирический параметр, коэффициент сопротивления, из расчетов.

Cite: Чашников Е.А. , Никулин В.В.
Оценка коэффициента сопротивления тороидальных пузырей
14-ая международная конференция – школа молодых ученых "Волны и вихри в сложных средах", Москва, 2023 г. 28 нояб. - 1 дек. 2023