Что такое турбулентность

Что такое турбулентность

Тема турбулентности неотъемлемо всплывает при упоминании о различных потоках газов, жидкостей или плазмы. Большинство движений материи обладают турбулентным характером.

Так что такое турбулентность? Турбулентность — это определение неупорядоченного нелинейного движения. Понятие «турбулентность» четкого и однозначного определения не имеет. В общем случае это вихревое движение потоков, вызванное увеличением их скорости.

При расчетах летательных другого рода аппаратов турбулентным считается течение со значением гидродинамического критерия подобия Рейнольдса, выведенного из уравнения Новье-Стокса, более 2320. Рейнольдс в своих исследованиях указал факторы, влияющие на движение жидкости: турбулентным течение становится при увеличении линейной скорости и плотности потока, диаметра отверстия (трубки) и уменьшении динамической вязкости материи.

Примером турбулентного течения являются воздушные потоки, представляющие собой вихри различных размеров, возникающие при резкой перемене направления ветра: от вертикального к горизонтальному и наоборот. Атмосферная турбулентность приводит к прерывистости ветра, различным вертикальным переносам пара, ядер конденсации и других частиц, имеющих массу и форму, а также энергии в виде тепла из одного слоя атмосферы в другой.

Всё, что вы хотели знать о турбулентности: рассказывает пилот

Очень многие пассажиры пугаются, когда самолёт в воздухе начинает трясти, то есть когда по тем или иным причинам появляется «болтанка» или турбулентность, если по-научному.

Турбулентность — это естественное явление в авиации, точно также, как качка в море, как тряска автомобиля на неровной или ухабистой дороге.

Если в море вы можете видеть волны, на дорогах — заплатки или ямы, то в небе часто этого ничего не видно, но на самом деле оно тоже совсем не однородно.

Что происходит в небе?

В воздухе постоянно происходит много различных процессов — движутся разные воздушные потоки и струйные течения, скорость которых иногда может достигать до 300 км/час, а то и больше. Образуются зоны разного атмосферного давления. Одни воздушные массы сменяются другими, возникают метеорологические фронты — от холодного, тёплого до смешанного.

Каждый день в атмосфере изменяется температура и давление. Обычно с ростом высоты и то, и другое должно уменьшаться, но бывает и наоборот. Сила и направление ветра тоже постоянно варьируются. Иногда можно видеть, как облака на разных высотах движутся в противоположные стороны.

Всё это в целом делает атмосферу либо стабильной, либо нестабильной, создавая условия для появления разных погодных явлений, в том числе и турбулентности.

Фото: ©Алина Архипова / Вот так мы видим на метеорадаре, где можно лететь, а где опасные зоны. Принцип, как у светофора: зелёный цвет — нормально, можно лететь; жёлтый цвет — осторожно, всякое может быть, и турбулентность в том числе; красный цвет — не лезь, опасно! Есть ещё один цвет: magenta — сиренево-фиолетовый — это очень опасно! Но видела я его очень редко.

Иногда пилоты заведомо могут знать о возможной турбулентности на своём маршруте из метеорологических карт и сводок погоды, которые они проверяют перед каждым полётом. А если в полёте появилась турбулентность там, где в картах она не была отмечена, то пилоты сообщают об этом диспетчеру, и он в свою очередь предупреждает потом другие борты, входящие в данный сектор.

Причины «болтанки»

1) Красивые пушистые облака, кучевые (cumulus) и особенно кучевые-дождевые (cumulunimbus CB) являются турбулентными за счёт восходящих и нисходящих потоков, образующихся в них. Во время гроз воздух переполнен грозовыми облаками CB.

Но не все облака турбулентны. В отличие от пушистых красивых облаков, внутри и рядом с которыми может «болтать», низкие слоистые сплошные облака обычно спокойные.

Фото: ©Алина Архипова / На заднем плане турбулентные облака, которые пилоты всегда обходят стороной. В этих облаках присутствуют восходящие и нисходящие потоки, поэтому там будет сильная турбулентность.

2) Но тряска не всегда рождается из-за одних только облаков. Есть ещё турбулентность ясного неба (clear air turbulence — CAT), когда в воздухе нет ни единого облачка, солнечно и красиво, а атмосфера нестабильная, и самолёт неожиданно начинает трясти.

3) Также турбулентность часто возникает в горной местности, и чем ближе к горам, тем сильнее.

4) Ещё есть термические потоки (восходящие потоки) в тёплое время года, образующиеся от нагрева поверхности земли. Поэтому тёплой весной и летом даже при хорошей ясной погоде самолёт на посадке может прилично «болтать» именно из-за них, особенно при пролёте разной поверхности (так как она по-разному прогревается). Например, когда лесистая местность сменяется полем или долиной, или при пролёте береговой линии с моря на сушу.

5) Есть искусственная турбулентность – это если самолёт попадёт случайно в спутную струю впереди летящего или взлетающего самолёта. Это достаточно опасно. Именно поэтому диспетчеры должны обеспечить, а лётчики соблюдать определённую дистанцию — интервал между бортами самолётов как при взлётах/посадках, так и на других этапах полёта.

Хотя случайности всё равно иногда бывают, например, по причине ветра, когда тот задерживает спутную струю пролетающего самолёта или сносит её прямо на идущий самолёт следом. В таких случаях самолёт может сильно мотнуть из стороны в сторону вплоть до самопроизвольного отключения автоматики, и среагировать надо очень быстро.

У меня было так несколько раз, ощущения не из приятных. Но чтобы пилоты были подготовлены к таким неожиданностям и знали, как действовать, подобные ситуации прорабатываются обязательно на тренажёрах.

Фото: ©Алина Архипова

6) А ещё, например, наш Boeing может трясти, когда мы летим с выпущенными спойлерами (интерцепторами), если срочно надо снизиться или быстро погасить скорость. Спойлеры — это пластины на верхней поверхности крыла, поднимающиеся вертикально вверх при выпуске.

То есть в полёте очень много естественных причин тряски самолёта.

Насколько опасна турбулентность?

В авиации турбулентность делят по интенсивности на три категории:

• Слабая — может доставлять немного дискомфорта от того, что всё время потряхивает, но она абсолютно не нарушает обычное течение полёта.
• Средняя — более дискомфортная — не даёт спокойно поесть, стакан может слегка уехать или даже расплескаться. К тому же ходить по салону становится трудно: можно обо что-нибудь удариться, набить себе шишку или даже получить вывих. Точно также, как в автобусе при резких торможения или поворотах. Чтобы случайно никто не пострадал, капитан включает сигнал «Пристегнуть ремни». При средней турбулентности мы также попросим сесть на места и бортпроводников.
• Сильная – единственная категория турбулентности, которую можно считать опасной, так как есть вероятность временной потери управления.

Но сразу скажу, что мы делаем всё, чтобы самолёт никогда не оказывался в зоне с сильной турбулентностью. Просто так сильная турбулентность сама по себе не бывает. В большинстве случаев она появляется в зоне действия гроз и большого скопления грозовых облаков. А это возможно предвидеть, изучив метеокарты и отследив по радару. Пилоты всегда обходят подобные зоны, если возможно. А если невозможно, то уходят на запасные аэродромы. Причём есть ограничения, на каком удалении безопасно обходить опасные сектора, как сбоку, так и по высоте.

Комплектность и особенности монтажа

Обычно в комплект поставки счетчика входит:

• счетчик воды «Пульс» – 1 шт.;
• руководство по эксплуатации – 1 шт.;
• монтажный комплект – 1 шт.

Монтаж водомера «Пульс» лучше всего доверить специалисту. Если решили устанавливать своими силами, то нужно помнить следующее:

1. Перед установкой проверить сохранность пломб на устройстве. Нельзя устанавливать счетчик со сломанными пломбами или вообще без них. В случае повреждения пломб возможны два варианта: либо покупка нового водомера, либо сдача на поверку, где установят поверочную пломбу.
2. Все сварочные работы закончить до установки. После установки счетчика такие работы невозможны.
3. На линии трубопровода не должно быть перекосов. Большое натяжение на разрыв также недопустимо. То есть расстояние между присоединительными патрубками должно соответствовать монтажной длине водомера. При перекосах и натяжениях возможны протечки или поломка корпуса счетчика.
4. Перед водомером обязательно должен быть установлен фильтр-отстойник, а после него – обратный клапан.
5. Стрелка на корпусе показывает направление движения воды.
6. До счетчика и после него должны быть прямые участки трубопровода, равные, как минимум, длине пяти условных диаметров водомера. То есть не следует устанавливать прибор непосредственно перед или после поворота трубы.

Комплектующие для монтажа счетчиков есть в наборе. Это два присоединительных патрубка. С одной стороны у них присоединительная наружная резьба 1/2′, а с другой – гайка для прикручивания к водомеру. При монтаже на резьбовое соединение нужно установить уплотнение. Это может быть или пакля с герметиком, или уплотнительная ФУМ-лента.

Существуют также различные нити для уплотнения. Уплотняющий материал нужно наматывать по часовой стрелке и следить за тем, чтобы слой был не тонкий, но и не слишком толстый. И в первом, и во втором случае возможно недостаточное уплотнение и, как следствие, протечки на соединениях.

Для уплотнения в местах присоединения патрубка к водомеру в комплекте есть специальные уплотнительные кольца. Следует учесть, что в заводских комплектах не всегда эти уплотнения из качественного материала. Поэтому перед монтажом лучше приобрести более качественные прокладки. При установке эти прокладки лучше смазать герметиком.

Еще один важный момент – не перестараться при зажиме соединений. Не прилагайте большие усилия при закручивании гаек! Можно не только повредить резьбу или гайку, но и нарушить плотность соединения.

При монтаже перед водомером устанавливают отсекающий кран, затем фильтр с отстойником, а после счётчика – обратный клапан. На обратном клапане также есть стрелочка, указывающая направление движения воды.

В некоторых случаях во время монтажа устанавливают так называемый байпас – обводную линию, которая позволяет пользоваться водой при снятом водомере. Это нужно для того, чтобы можно было снять счетчик и отвезти на поверку или ремонт. Если байпаса нет, при снятии водомера можно на его место установить отрезок трубы нужной длины с резьбой 3/4′ с двух сторон.

После монтажа нужно пустить воду и проверить соединения при рабочем давлении. Если протечек нет, можно вызывать контролера для опломбирования. Если есть, то нужно их устранить сразу.

Счетчик воды, нужна помощь..

Добрый вечер, я рукожоп.. Сделал счетчик воды с выводом данных на страничку. При работе, особенно при большом расходе воды, счетчик холодной воды убегает вперед, т.е. есть ложные срабатывания. (С горячей водой несколько дней все хорошо, но там и расход меньше). Всю голову сломал. На макетной плате на кнопках все отрабатывает на отлично. Посмотрите свежим взглядом, может будут предположения, почему такое случается?

Счетчики VALTEC, подключены по релейной схеме в режиме INPUT_PULLUP с резистором на пин 1 кОм.
По паспорту счетчиков, максимальный расход через счетчик 2.5 куба в час (0,69 литров в секунду), срабатывание геркона каждые 10 литров.

При подключении счетчиков пользовался этим: http://www.bizkit.ru/2018/12/21/11181/

Старик Похабыч

• #2

• #3

Старик Похабыч

• #4

• #5

Waguka

• #6

Старик Похабыч

• #7

• #8

Из описания @Waguka, у меня несколько вопросов:
1. Как определили, что идёт пропуск импульсов?
2. Известно ли соотношение замкнутого и разомкнутого состояний геркона? Можно попробовать подключиться обычным тестером в режиме прозвона, чтобы понять, что там на выходе. Если один из импульсов в районе 20мс, то, возможно, антидребезг на предваряющем фронте нужно убрать. Можно также добавить пару светодиодов на выходы Ардуино, отражающих состояние входа.
3. INPUT_PULLUP включен на оба входа? Каким образом? Можно просто рисунок нарисовать как это всё соединено.

Waguka

• #9

Из описания @Waguka, у меня несколько вопросов:
1. Как определили, что идёт пропуск импульсов?
2. Известно ли соотношение замкнутого и разомкнутого состояний геркона? Можно попробовать подключиться обычным тестером в режиме прозвона, чтобы понять, что там на выходе. Если один из импульсов в районе 20мс, то, возможно, антидребезг на предваряющем фронте нужно убрать. Можно также добавить пару светодиодов на выходы Ардуино, отражающих состояние входа.
3. INPUT_PULLUP включен на оба входа? Каким образом? Можно просто рисунок нарисовать как это всё соединено.

Вот это не понял. В приведённом скетче нет прерываний.

1. Ну это очевидно, после подключения к счетчикам и выставления начальных значений, через некоторое время цифра счетчика ардуино не совпадает с цифрой на счетчике воды.

3. Да, INPUT_PULLUP подключен на оба входа, счетчики подключены согласно паспорту по релейной схеме:

Ардуинка подключена через резистор 1кОм, к портам D1 или D2, к одному проводу от счетчика и землей к другому.

Установка

Монтаж приборов учета выполняется специалистами водоснабжающих организаций, у которых есть лицензия на установку такого оборудования. Все работы производятся специалистами по согласованному плану и проекту узла учета. При этом строго соблюдается инструкция по монтированию.

Поверка такого аппарата производится по нормативам, не реже одного раза в год. На исправность проверяются приборы учета воды не реже одного раза в четыре или шесть лет. Аппарат для поверки демонтируется с предварительной распломбировкой и доставляется в лабораторию, где на специальной установке пропускают через аппарат определенный объем воды и сравнивают показания. Если прибор работает исправно, показания совпадают с прокачанным объемом, то составляют акт о пригодности к эксплуатации и устанавливают на место.