danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2026-70-3-258-264dan-1317Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESЭкспериментальные исследования стратификации давления в закрученном потоке под действием силы тяжестиExperimental studies of pressure stratification in a rotating flow under gravitТютюмаВ. Д.TyutyumaV. D.

Тютюма Владимир Дмитриевич – канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Академическая, 15/2, 220072, Минск

Tyutyuma Vladimir D. – Ph. D. (Engineering), Leading Researcher

15/2, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

tvd@hmti.ac.byИнститут энергетики Национальной академии наук БеларусиБеларусьInstitute of Power Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202609072026703258264Copyright © Тютюма В.Д., 20262026Тютюма В.Д.Tyutyuma V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1317

Проведены экспериментальные исследования по стратификации давления в вертикальном закрученном водном потоке под действием силы тяжести. Целью эксперимента является уточнение механизма формирования давления в сдвиговых потоках вязкой сжимаемой жидкости. В рамках существующих представлений на развитие тепловых и гидродинамических процессов, основанных на уравнении Навье–Стокса, не существует различий в формировании давления под действием внешних массовых сил в движущейся и неподвижной среде. Если же исходить из концепции фононного механизма переноса импульса, то проявление массовых сил будет различным в движущейся и неподвижной жидкости. В этом случае в сдвиговом потоке под действием силы тяжести давление и плотность с увеличением глубины нарастает сильнее, чем в покоящейся водной среде. В работе дается теоретическое обоснование эксперимента, методика его проведения и рассматривается схема экспериментальной установки. В результате исследований получены экспериментальные данные, которые подтвердили фононный механизм формирования давления под действием силы тяжести в водном концентрированном вихре с вертикальной осью вращения.

Experimental studies of pressure stratification in a vertical swirling water flow under the action of gravity were conducted. The aim of the experiment was to clarify the mechanism of pressure formation in shear flows of a viscous compressible fluid. Within the framework of existing concepts of the development of thermal and hydrodynamic processes based on the Navier–Stokes equations, there are no differences in pressure formation under the action of external mass forces in a moving and stationary medium. However, within the framework of concept of the phonon mechanism of momentum transfer, the effect of body forces differs in a moving and stationary liquid. In this case, pressure and density in a shear flow under gravity would increase more rapidly with increasing depth than in a stationary aquatic environment. This paper provides a theoretical justification for the experiment and describes the layout of the experimental setup and methodology. The results of the study confirmed the phonon mechanism of pressure formation under gravity in an intense water vortex with a vertical axis of rotation.

стратификация давлениягравитационная силагидростатическое равновесиетечение вязкой сжимаемой жидкостифононный механизм переноса импульсаpressure stratificationgravitational forcehydrostatic equilibriumflow of viscous compressible fluidphonon mechanism of momentum transferReferencesЛойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. – М., 1970. – 904 с.Loitsyanskii L. G. Mechanics of Liquids and Gases. Moscow, 1970. 904 p. (in Russian).Черный, Г. Г. Газовая динамика / Г. Г. Черный. – М., 1988. – 424 с.Cherny G. G. Gas Dynamics. Moscow, 1988. 424 p. (in Russian).Липман, Г. В. Элементы газовой динамики / Г. В. Липман, А. Рошко. – М., 1960. – 518 с.Lipman G. V., Roshko A. Elements of Gasdynamics. New York, 1957.Тютюма, В. Д. Течение вязкой сжимаемой жидкости. Концепция фононного переноса импульса / В. Д. Тютюма. – Мн., 2024. – 263 с.Tyutyuma V. D. Flow of a Viscous Compressible Fluid. The Concept of Phonon Momentum Transfer. Minsk, 2024. 263 p. (in Russian).Meshkov, E. E. Bath-tub vortex attenuation with the increase of in-vessel water level / E. E. Meshkov, A. A. Sirotkin // Physica Scripta. – 2013. – Vol. 2013, N T155. – Art. 014058. https://doi.org/10.1088/0031-8949/2013/t155/014058Meshkov E. E., Sirotkin A. A. Bath-tub vortex attenuation with the increase of in-vessel water level. Physica Scripta, 2013, vol. 2013, no. T155, art. 014058. https://doi.org/10.1088/0031-8949/2013/t155/014058

The authors declare that there are no conflicts of interest present.