تنفصل الدوامات بالتناوب خلف الجسم وتسلّط عليه قوة جانبية متذبذبة. ويحدد الترددَ عددُ ستروهال اللابعدي (St = f·D/U)، الذي يبقى قرب 0.2 للأسطوانة الدائرية على مدى واسع من أعداد رينولدز [1].
لماذا هذا مفيد
بوصفه فحصًا تصميميًا. إذا اقترب تردد الانفصال من أحد الترددات الطبيعية للهيكل نشأ خطر الرنين. وهذا هو السبب الكلاسيكي للعطب في أنابيب المبادلات الحرارية، وفي المداخن والصواري، وفي عناصر السقالات.
بوصفه فحصًا حسابيًا. إذا لم يُعِد حلٌّ عابر إنتاج عدد ستروهال المتوقع فالسبب عادةً ليس الفيزياء بل الشبكة: الأثر الخلفي محلول بخشونة زائدة، أو أن الانتشار العددي أخمد الدوامات. وهذا من أرخص اختبارات التحقق المتاحة.
متطلبات النمذجة
الحل المستقر لا يكفي. الظاهرة عابرة بحكم تعريفها؛ والحل المستقر يعطي أثرًا خلفيًا متناظرًا ومن ثَمّ خاطئًا. انظر ملاحظة مستقر أم عابر.
لا تستخدم مستوي تماثل. الأثر الخلفي غير متناظر؛ والنموذج النصفي يمنع الانفصال ويعيد قوة جانبية صفرية. انظر ملاحظة التماثل.
الخطوة الزمنية من التردد. عشرون خطوة على الأقل لكل دورة انفصال. والتذبذب المأخوذ بخمس خطوات يفقد سعته.
ثلاثية الأبعاد. فوق عدد رينولدز معيّن تتفكك أنابيب الدوامات على امتداد الباع؛ والنموذج ثنائي الأبعاد يبالغ كثيرًا في تقدير سعة التذبذب.
التزامن (lock-in)
إذا كان الجسم حرًّا في الاهتزاز واقترب تردد الانفصال من ترددِه الطبيعي، تزامن الانفصال مع تردد الهيكل ونمت السعة. عندئذٍ لم تعد المسألة أحادية الاتجاه. انظر ملاحظة التفاعل بين المائع والبنية.
المراجع
- Williamson, C. H. K. (1996). Vortex dynamics in the cylinder wake. Annual Review of Fluid Mechanics, 28, 477–539. DOI: 10.1146/annurev.fl.28.010196.002401
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149