Число Кеулегана – Карпентера важно для расчета волновых сил на морских платформах . |
В гидродинамике число Кеулегана – Карпентера , также называемое числом периода , является безразмерной величиной, описывающей относительную важность сил сопротивления над силами инерции для обтекаемых объектов в колебательном потоке жидкости . Или аналогично для объектов, которые колеблются в покоящейся жидкости. Для малых чисел Келегана – Карпентера преобладает инерция, в то время как для больших чисел важны силы сопротивления ( турбулентности ).
Число Келегана – Карпентера K C определяется как: [1]
где:
- V представляет собой амплитуду от скорости потока колебаний (или амплитуды скорости объекта, в случае объекта осциллирующего),
- T - период колебания, а
- L представляет собой характерный масштаб объекта, например диаметр для цилиндра при волновом нагружении .
Число Кеулеган – Карпентер названо в честь Гарбиса Х. Кеулегана (1890–1989) и Ллойда Х. Карпентера.
Тесно связанным параметром, также часто используемым для переноса наносов под водными волнами , является параметр смещения δ : [1]
где A - амплитуда колебаний жидких частиц в колебательном потоке, а L - характерный диаметр осадочного материала. Для синусоидального движения жидкости A связано с V и T как A = VT / (2π) , и:
Число Кеулегана – Карпентера можно напрямую связать с уравнениями Навье – Стокса , если посмотреть на характерные масштабы для членов ускорения :
- конвективное ускорение:
- местное ускорение:
Разделение этих двух шкал ускорения дает число Кеулегана – Карпентера.
Отчасти похожий параметр - это число Струхаля , по форме равное обратному числу Келегана – Карпентера. Число Струхаля дает частоту образования вихрей, возникающих в результате помещения объекта в устойчивый поток, поэтому оно описывает нестационарность потока в результате нестабильности потока ниже по потоку от объекта. И наоборот, число Кеулегана – Карпентера связано с частотой колебаний нестационарного потока, в который помещен объект.
Смотрите также
Заметки
Рекомендации
- Keulegan, GH; Карпентер, LH (1958), «сила на цилиндрах и пластинах в колебательной жидкости» , Журнал исследований Национального бюро стандартов , 60 (5): 423-440, DOI : 10,6028 / jres.060.043
- Дин, Р.Г.; Далримпл, Р.А. (1991), Механика волн на воде для инженеров и ученых , Advanced Series on Ocean Engineering, 2 , World Scientific, Singapore, ISBN 978-981-02-0420-4