Форум » Снег, освещенность, погода » О турбулентности и инфразвуке » Ответить

О турбулентности и инфразвуке

Владимир Сидоров: Считаю полезным осветить некоторые вопросы, относящиеся к возможности возникновения инфразвука на Перевале. Как показало предварительное обсуждение этого вопроса, в среде читателей бытуют некоторые распространённые заблуждения. Этих заблуждений не избежали даже некоторые профильные специалисты. Сначала кратко о предмете. 1. Турбулентность - явление, возникающее в потоке жидкости или газа, при котором скорости частиц в поперечном направлении становятся сравнимыми с продольными. Турбулентность возникает всегда, когда скорость потока превышает некую предельную для вещества потока величину. Турбулентность возникает и в том случае, если в потоке находится тело, форма которого препятствующее его плавному обтеканию потоком. На практике турбулентность всегда имеет вид вихрей, образующихся в движущемся потоке. 2. Дорожка Кармана - явление периодического срыва турбулентных вихрей с поверхности обтекаемого потоком тела. 3. (Инфра)звук (т.е. и звук или инфразвук) в воздухе - явление колебаний давления воздуха. В случае, если колебания давления периодические и имеют частоту не менее 20 Гц, то человеческое ухо способно воспринимать такие колебания (т.е. звук) (разумеется, при достаточной мощности колебаний). Если колебания имеют частоту менее 20 Гц, то наши уши их не воспринимают. Некоторые животные способны воспринимать и инфразвуковые колебания. Итак, некоторые заблуждения. Заблуждение 1. Дорожка Кармана (периодический срыв вихрей) может возникать только в некоторых случаях при соблюдении определённых условий: цилиндрическое (двумерное вытянутое в высоту) тело поперёк потока. В остальных случаях дорожка не образуется, несмотря на наличие турбулентности. В действительности это совсем не так. Срыв вихрей с поверхности обтекаемого потоком тела происходит всегда, если имеет место турбулентность. Другое дело, что форма и параметры вихрей (величина скачков давления в потоке, дальность распространения и т.д.) в этом случае будут иными, не такими, как в "классическом" случае. Различные формы вихрей можно посмотреть в альбоме click here Заблуждение 2. Турбулентность может возникнуть, а (инфра)звук при этом - нет. В действительности любая турбулентность, то есть вихревое движение всегда сопровождается колебаниями давления внутри потока, которые, разумеется, распространяются и во внешнюю среду. То есть (инфра)звук всегда возникает при турбулентности. Вопрос заключается лишь в частоте и мощности этого (инфра)звука. Заблуждение 3. Инфразвук не воспринимается человеком. Действительно, инфразвук небольшой мощности неслышим ухом. Однако, при большой мощности инфразвука, колебания давления действуют и на другие органы, например на вестибулярный аппарат человека, некоторые полостные органы, в результате человек не только осознаёт факт некоего внешнего воздействия, но и может определить направление на источник такого воздействия. Если вы слышали раскаты канонады или раскаты грома, то наверняка наряду с собственно звуком почувствовали и толчки давления, идущие с определённого направления. Более того, в природе нет ничего химически чистого. Поэтому природный инфразвук сопровождается также колебаниями в звуковом диапазоне, слышимыми нами как шорохи, гул, завывания, и которые однозначно указывают на их источник. Таким образом, мнения некоторых участников данного форума о принципиальной невозможности генерации инфразвука при обдувании останцев сильным ветром на основе представленных этими участниками доводов, являются неверными. Спасибо всем за внимание. Апд. от 26.02.2013 v1096 В результате последующего просмотра большого количества фотографий и рисунков, иллюстрирующих турбулентность при обтекании препятствий разного вида, я несколько изменил свою точку зрения. Сейчас я считаю, что более правдоподобным является случай, когда сама палатка и уступ, устроенный туристами на склоне при расчистке площадки под палатку (высотой от 0.6 до 1.0 м ориентировочно) послужили тем аэродинамическим препятствием, на котором могла возникать турбулентность при скоростном обтекании их воздухом во время прохождения серии шквалов. В этом случае образование длинной вихревой дорожки за препятствием уже не имеет значения, поскольку сама палатка находится в эпицентре вихреобразования и непосредственно испытывает пульсации давления воздуха при периодическом срыве вихрей, в отличие от случая, когда палатка находится в полосе следа дорожки, а вихри, возникающие за препятствием, а затем ветром сносятся на расстояние от аэродинамического препятствия до палатки. Апд. от 01.03.2013 v1096: В результате переписки и личных бесед с профильными специалистами по аэрогазодинамике были несколько скорректированы основные положения данного топика. В новой редакции они выглядят так. Заблуждение 1. Вихреобразование, сопровождаемая периодическим срывом вихрей с поверхности аэродинамического препятствия, может возникать только в некоторых случаях при соблюдении определённых условий: цилиндрическое (двумерное вытянутое в высоту) тело поперёк потока. В остальных случаях это не наблюдается, несмотря на наличие вихрей. В действительности это не так. Срыв вихрей с поверхности обтекаемого потоком тела происходит всегда, если имеет место турбулентность. Другое дело, что форма и параметры вихрей (величина скачков давления в потоке, дальность распространения и т.д.) в этом случае будут иными, не такими, как в случае классической дорожки Кармана. Заблуждение 2. Вихреобразование может возникнуть, а (инфра)звук при этом - нет. В действительности любое вихревое движение всегда сопровождается колебаниями давления внутри потока, которые, разумеется, распространяются и во внешнюю среду. То есть (инфра)звук всегда возникает при вихревом движении газа. Вопрос заключается лишь в спектре и мощности этого (инфра)звука. Заблуждение 3. Инфразвук не воспринимается человеком. Действительно, инфразвук небольшой мощности неслышим ухом. Однако, при большой мощности инфразвука, колебания давления действуют и на другие органы, например на вестибулярный аппарат человека, некоторые полостные органы, в результате человек не только осознаёт факт некоего внешнего воздействия, но и может определить направление на источник такого воздействия.-

Ответов - 53, стр: 1 2 3 All

Владимир Сидоров: Буянов пишет: "Лавину" в данном случае Вы не понимаете и не видите так же, как и "дорожку Кармана" и как "инфразвук". Евгений Вадимович! Хочу Вас попросить не флудить и не рекламировать лавину в данном топике.

Владимир Сидоров: Рepper пишет: Нет дорожки Кармана - нет инфразвука. ... Хорошо. Тогда я с Вашего позволения задам специалистам дополнительные вопросы по этому поводу: 1. Считаете ли Вы возможным возникновение турбулентности в зоне прямоугольного уступа высотой 0.6 - 1.0 м при обдувании места уступа сильным ветром в направлении, перпендикулярном уступу? 2. Сопровождается ли турбулентность пульсацией давления в месте её зарождения (в данном случае - в зоне уступа)?. Рepper пишет: Зачем она мне? Можно ли считать, что Вас интересует только сама дорожка Кармана безотносительно к выяснению возможности генерации инфразвука (даже без дорожки)?

Pepper: Владимир Сидоров пишет: Хорошо. Тогда я с Вашего позволения задам специалистам дополнительные вопросы по этому поводу: 1. Считаете ли Вы возможным возникновение турбулентности в зоне прямоугольного уступа высотой 0.6 - 1.0 м при обдувании места уступа сильным ветром в направлении, перпендикулярном уступу? 2. Сопровождается ли турбулентность пульсацией давления в месте её зарождения (в данном случае - в зоне уступа)?. Как Вам будет угодно. Владимир Сидоров пишет: Можно ли считать, что Вас интересует только сама дорожка Кармана безотносительно к выяснению возможности генерации инфразвука (даже без дорожки)? Нельзя.

giraffe: ув. Владимир С., Ваши выкладки по физ. основам инфразвука очень интересны. Однако, хочу сказать следующее. Был во многих походах , как летних, так и зимних (Хибины, Кавказ, Прип. Урал). На Урале видел немало останцев: и больших и маленьких, и близко и далеко, и при ветре и без него. Но каких-либо проявлений инфразвука не наблюдал ни разу. Более того, ни от кого ни о чем подобном не слышал. Разумеется, это не говорит о том, что такого не может быть, просто вот мне лично сложно поверить в подобную схему. Кроме того, мне сложно поверить в то, что инфразвук способен *настолько* исказить восприятие девяти здоровых людей, что они уйдут от палатки босиком, без одежды и инструмента, обрекая себя если не на смерть, то, во всяком случае, на тяжелые испытания.

Владимир Сидоров: giraffe пишет: Кроме того, мне сложно поверить click here

Владимир Сидоров: Интересующимся могу предложить посмотреть видео, иллюстрирующее разные виды тороидальных вихрей. click here Таким образом, можно заключить, что возникновение относительно стабильных вихрей на останцах принципиально возможно.

Pepper: Это все ужасно познавательно, но не имеет ни малейшего отношения ни к останцам (ибо тороидальные вихри не возникают на таких препятствиях), ни к инфразвуку. Кстати, Вам уже удалось передать наши вопросы специалистам, о которых Вы писали?

Владимир Сидоров: Pepper пишет: Это все ужасно познавательно, но не имеет ни малейшего отношения ни к останцам Наоборот, в беседе я специально остановился на вопросе о тороидальных вихрях, показал видео и получил однозначный ответ: да, возможны именно такие и именно на невысоких препятствиях, отличных от высоких призм. Более того, мне респондент нарисовал и другую форму симметричного вихря, возникающего на невысоком препятствии.

Владимир Сидоров: Куда-то пропал комментарий, поэтому повторяю. Получил некоторые результаты. 1. Д.т.н, зав. кафедрой. Резюме по e-mail: возникновение дорожки Кармана на указанных препятствиях возможно, но маловероятно. Обращаю внимание, что ответ относится только к первой части вопроса - о вихревой дорожке. Второе письмо респондент по-видимому не читал. 2. К.ф.-м.н., с.н.с. Резюме в личной беседе: возникновение дорожки Кармана в указанных условиях практически невозможно, но не только возможно, а является обыденным возникновение других типов вихрей, например тороидальных, винтообразных, распространяющихся на сравнительно большое расстояние, и вызывающих флуктуации давления. Флуктуации давления являются следствием флуктуаций скорости (закон Бернулли, я о взаимообусловленности турбулентности и колебаний давления Вам уже говорил ранее). Турбулентность при обтекании уступа - дело вообще настолько распространённое, что возникает практически при самых небольших скоростях ветра. 3. Начальник экспериментальной установки - аэродинамической трубы. От определённого ответа уклонился (в разговоре по телефону), обосновав это тем, что долгое время работает исключительно со сверхзвуком и подвесными моделями. 4. К.ф.-м.н., с.н.с.. Занимается дозвуковыми течениями в приземном слое. Его привлёк респондент №2. Резюме (содержание разговора передал респондент №2). Возникновение дорожки Кармана в указанных условиях невозможно, но в обозначенных нами условиях турбулентность тем не менее возможна и широко известна. Флуктуации давления могут возникать и без выраженной турбулентности, например при интерференции волн сжатия-разрежения, рождающихся при обтекании невысоких пологих препятствий, расположенных в определённом порядке. Возможность турбулентности на уступе не вызывает вообще никаких вопросов. Предварительный вывод такой. 1. Профильные специалисты не отрицают возможности турбулентности в указанных условиях. 2. Возникновение флуктуаций давления (звук, инфразвук) совершенно не обусловлено возникновением именно дорожки Кармана, поскольку другие формы вихрей точно так же запасают энергию и далее расходуют её в форме распространения в пространство волн сжатия-разрежения.

Pepper: Владимир Сидоров пишет: Возникновение дорожки Кармана в указанных условиях невозможно, но в обозначенных нами условиях турбулентность тем не менее возможна и широко известна. Спасибо, это именно то, что я и ожидал. Владимир Сидоров пишет: Предварительный вывод такой. 1. Профильные специалисты не отрицают возможности турбулентности в указанных условиях. Вы совершенно напрасно осторожничаете. Турбулентность не просто не отрицается - она абсолютно неизбежна, как восход Солнца. Собственно, она не отрицалась и до обращения к специалистам. Она просто не рассматривалась мною как источник инфразвука. Владимир Сидоров пишет: 2. Возникновение флуктуаций давления (звук, инфразвук) совершенно не обусловлено возникновением именно дорожки Кармана, поскольку другие формы вихрей точно так же запасают энергию и далее расходуют её в форме распространения в пространство волн сжатия-разрежения. Таким образом, на дорожке Кармана, как на источнике инфразвука за останцами, ставим жирный крест. И плавно переходим к другому вопросу: доказательству генерирования инфразвука другими формами вихрей.

Владимир Сидоров: Pepper пишет: доказательству генерирования инфразвука другими формами вихрей. Ваша фраза меня насторожила. Мне почему-то показалось, что Вы засомневались в справедливости закона Бернулли (закон сохранения энергии в потоке). Если это не так, то я всё равно вынужден Вас слегка поправить. Смысл данного топика не в доказательстве генерирования инфразвука, а в том 1) чтобы развеять некоторые мнения о невозможности генерации (инфра)звука на Перевале; 2) напомнить, что флуктуации давления есть явление, сопровождающее любой вихрь. Бывает (инфра)звук без вихря, но вихрь не никогда бывает без флуктуаций давления, то есть чего? Правильно: (инфра)звука.

Владимир Сидоров: Хочу подвести некоторый итог обсуждения. Во-первых, при опросе профильных квалифицированных специалистов в области аэрогазодинамики было получено однозначное мнение о том, что имеющиеся на Холатчахле формы рельефа поверхности допускают возникновение вихрей при сильном ветре по крайней мере в трёх случаях: а) образования дорожки Кармана при обтекании потоком высокого останца на вершине Холатчахля; б) периодического срыва вихрей со снегового уступа, образованного при заглублении палатки в склон при её установке "по-штормовому", если палатка уже завалена, либо непосредственно при завихрении воздуха возле конька палатки, если палатка ещё не завалена; в) при горизонтальном вихреобразовании в погранслое: . Во-вторых, вихрь - это всегда флуктуации (колебания) скорости потока газа. Колебания давления в вихревом потоке, это общеизвестный факт, являющийся прямым следствием колебаний скорости потока вследствие закона Бернулли для газов (аналог закона сохранения энергии). Высказываемые на форуме некоторыми "специалистами" сомнения в том, что эти колебания возможны, показывают лишь их не очень высокую компетентность в базовых вопросах газодинамики. Таким образом, колебания давления в вихревом потоке, это вовсе не досужее предположение, а однозначно установленный факт. И чем сильнее ветер, тем сильнее вихреобразование и тем сильнее эти колебания давления (аэродинамический шум).В зависимости от частоты колебаний они могут быть слышимыми (акустические колебания), либо инфразвуковыми. Аэродинамический шум, как правило, не бывает одного тона. Чаще всего спектр звуков довольно сложный: либо частот колебаний несколько, или они занимают целый диапазон, поэтому аэродинамический шум, как правило, содержит в себе как акустическую составляющую, так и инфразвуковую.

Владимир Сидоров: Отвечаю на вопрос Г.Ш.: не могли бы Вы дать мне кое какие комментарии по поводу множественных примеров оставления судов без видимых к тому причин? Многие исследователи предполагают причастность инфразвука к этим трагедиям? При сильном ветре и крутой волне в промежутках между гребнями возникают завихрения воздуха. Во-первых, при любом вихре, вообще при любом неравномерном движении жидкости или газа в потоке происходят колебания скорости и давления. Последние распространяются в окружающее пространство в виде волн, которые в зависимости от ряда факторов могут иметь различную частоту и мощность. Этими факторами являются: скорость ветра, высота волн, ширина волн, атмосферное давление, температура, направление ветра по отношению к направлению движения волн. При некотором сочетании факторов частота и мощность колебаний давления может совпасть с теми, которые вызывают панику.Таблицу патогенных параметров колебаний я привёл в топике. Рекомендую также познакомиться с описанием трагедии на Хамар-Дабане в 1993 году, которая произошла тоже при ураганном ветре и имеет все признаки звуковой (внезапное сильное ухудшение самочувствия вплоть до гибели людей).



полная версия страницы