Рис. 113. Вторичные потоки в округлой изогнутой трубе

Рис. 114. Вторичный поток на дне круглого цилиндра

перемещаются далеко наружу (см. также текст, набранный петитом в конце § 11).

Другим интересным примером вторичного потока является поток, возникающий вблизи плоского дна круглого цилиндрического сосуда, вращающегося вместе с заключенной в нем жидкостью. Так как слои жидкости, лежащие над придонным слоем и не испытывающие трения о дно сосуда, оттесняются наружу сильнее пограничного слоя, то в последнем возникает движение, направленное от периферии к центру сосуда (рис. 114). Существование такого вторичного потока легко обнаружить, если бросить в сосуд горсть мелких камешков так, чтобы они разместились по всему дну; увлекаемые вторичным потоком, они постепенно собираются в маленькую кучку в середине дна.

Вторичные потоки, возникающие в излучинах рек, вызывают такой же эффект: они переносят песок, гравий и другие частицы, увлекаемые донным течением, от внешней стороны излучины к внутренней, вследствие чего русло снаружи излучины углубляется; а внутри делается более мелким. В сочетании с разрушением внешней стороны излучины (вследствие особенно быстрого здесь течения) это приводит к тому, что русло реки все более и более искривляется. Именно по этой причине реки всюду, где только условия местности позволяют, образуют сильно искривленные излучины, называемые меандрами.

Направление течения в слое жидкости, близком к стенке, можно сделать видимым, покрывая стенку слоем масляной краски (в случае движения воды), или смесью ламповой копоти, или другой краски с керосином (в случае движения воздуха). Движущаяся жидкость в течение довольно короткого времени (для воды около пяти минут) прочерчивает на окрашенном дне картину линий тока, указывающих направление

Рис. 115. Вторичный поток на дне круглого цилиндра

средних скоростей близкого к стенке слоя жидкости. Такая картина линий тока, получающаяся особенно четкой в турбулентных потоках, позволяет получать ценные выводы о характере течения, о точках отрыва и т. п.

Необходимо, впрочем, подчеркнуть, что эти картины линий тока позволяют судить только о движении слоев жидкости, близких к стенкам, и не дают никакого представления о движении основной массы жидкости. На рис. 115 показана фотография придонной картины линий тока в прямолинейном русле, перегороженном поперек плоской пластинкой. Широкая белая полоса, огибающая пластинку спереди, показывает, что придонный слой жидкости, встречая область повышенного давления перед пластинкой, отрывается от дна уже на значительном расстоянии перед пластинкой. В обоих вихрях позади пластинки ясно видно спиральное, направленное внутрь, движение такого же вида, как на рис. 114, что в данном случае и следовало ожидать. Примечательно, что в этой области, где турбулентность особенно сильна, система прочерченных линий получилась более четкой, чем в других местах. Каким образом возникает такое прочерчивание линий тока, до сих пор объяснить не удалось. На рис. 116 изображена фотография придонного течения в изогнутом канале прямоугольного поперечного сечения. На этой фотографии отклонение придонного слоя внутрь изгиба, а также отрыв от внутренней боковой стенки после поворота выделяются особенно четко.

При турбулентном течении в прямых каналах некруглого поперечного сечения наблюдаются вторичные потоки иного рода (так называемые вторич-

Рис. 116. Линии тока в приданном слое изогнутого канала прямоугольного поперечного сечения

Рис. 117. Изотахи в треугольном и пря- Рис. 118. Вторичные потоки в тре-моугольном каналах угольном и прямоугольном каналах

ные потоки второго рода). Распределение скоростей в таких каналах обладает своеобразной особенностью, заставляющей предполагать, что в канале возникают поперечные потоки, направленные в углы профиля канала и отсюда опять движущиеся внутрь профиля. Так, например, форму изотах, т. е. линии равных скоростей в каналах треугольного и прямоугольного поперечного сечения (рис. 117), легко объяснить, если допустить, что существуют вторичные потоки вида, изображенного на рис. 118. Существование таких вторичных потоков удалось доказать также непосредственно, во-первых, путем введения в основной поток краски, а во-вторых, при помощи прочерчивания придонных линий тока. Наблюдения над движением плавающих мелких предметов в реках также подтверждают существование вторичных потоков. В самом деле, плавающие мелкие предметы всегда уносятся на середину ре-

Nikuradse J. Ing. Arch., т. 1 (1930), стр. 306.