Ученые Института механики исследовали автоколебания цилиндра конечной длины, закрепленного на упругой балке в воздушном потоке. Такая модель нередко используется как пример простой системы, в которой возникают автоколебания при определенных скоростях ветра.

Работа была проведена в рамках совместного исследования лабораторий аэромеханики и волновой динамики и экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ. Акцент сделан на изучении влияния геометрии торца цилиндра, на его аэродинамику и колебания. Актуальность темы обусловлена активным развитием технологий ветрогенерации, в том числе в труднодоступных регионах — в зонах Крайнего Севера и пустынях, где эксплуатация традиционных роторных ветряков затруднена из‑за наличия подшипников и трущихся частей.

"В ходе проведения эксперимента изучен характер схода вихрей вдоль размаха цилиндра и его изменение при различных типах концевых условий, которые моделировались с помощью четырех вариантов концевых насадок (свободный торец, полусфера, прикреплённые и неприкреплённые аэродинамические шайбы) на развитие крутильных колебаний и формирование вихревого следа за цилиндром", – объяснил младший научный сотрудник лаборатории аэромеханики и волновой динамики Ярослав Демченко.

Результаты анализа показывают существенную неравномерность распределения фазы схода вихрей по длине цилиндра. Установлено, что присоединенные и отсоединенные аэродинамические шайбы оказывают различное влияние на резонансные колебания. Так, при классических поперечных колебаниях эффект сглаживания распределения незначителен, тогда как при крутильных колебаниях он резко усиливается, приводя к квазидвумерному характеру схода вихрей (по верхней и нижней половинам цилиндра).

Исследование опубликовано в журнале первого квартиля Physics of Fluids: https://doi.org/10.1063/5.0309117.