Поток жидкости вокруг трубы, над концом трубы

Поскольку внутренняя труба имеет один конец, закрытый, через нее не может быть никакой средней скорости потока, а значит, не может быть и градиента давления по ее длине. Таким образом, при установившемся потоке я ожидаю, что в трубе будет нулевой поток, а ее давление должно равняться статическому давлению внешнего потока на ее открытом конце. Таким образом, я бы не ожидал, что поток в этом случае будет особенно интересным.

Вполне возможно, что вы можете получить некоторые неустойчивые резонансные эффекты (вибрация) во внутренней трубе из-за турбулентности во внешнем потоке, но это становится немного более тонким/сложным, и его будет трудно определить без проведения лабораторных испытаний или моделирования CFD. .

Конструкция и поток жидкости аналогичны трубке Пито в обратном направлении. Обозначим точки справа налево как$1$,$2$и$3$соответствующие закрытым и открытым концам оранжевой трубки и крайнему левому открытому концу оранжевой трубки соответственно. Мы предполагаем, что структура, огибающая оранжевую трубу, имеет одинаковую площадь поперечного сечения влево, начиная с точки$2$.

Теперь мы анализируем поток внутри и вне оранжевой трубы, поскольку жидкость первоначально выдувается из точки$1$В точку$3$. Действительно, уравнение Бернулли является стационарным уравнением и не должно применяться к анализируемому нами нестационарному течению, мы будем применять это приближение. Используя уравнение Бернулли$p_3 + \frac{1}{2}\rho v_3^2 = p_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2$для потока внутри конструкции (вне оранжевой трубы), отметив при этом, что$v_3 < v_2$в силу сохранения массы имеем$p_2 < p_3$. Далее, для течения внутри оранжевой трубы$v_1 = 0$так что$p_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2 = p_1$. Поэтому,$p_2 < p_1$. Это означает, что изначально воздух будет течь влево внутри оранжевой трубы из точки$1$В точку$2$. Впоследствии давление в оранжевом столбце сравняется$p_1 = p_2$прекращение любой мотивации возникновения потока.