4.1  NÁTĚRY POVRCHŮ PRO VIZUALIZACI PROUDĚNÍ KAPALIN

Charakter proudění kapalin v blízkosti obtékaných povrchů lze poměrně snadno zviditelnit pomocí různých nátěrů [2-15]. Kapalina vyvolává při proudění kolem objektu na jeho natřeném povrchu jisté změny, které lze pak pozorovat. Tyto změny mohou být vyvolané obecně chemickým, fyzikálním, nebo i mechanickým působením proudící kapaliny. Jelikož se chemické změny natřených povrchů způsobené proudící kapalinou prakticky nepoužívají, viz kap. 4, zaměříme se při sledování upravených povrchů obtékaných kapalinou pouze na metody fyzikální a mechanické.

Fyzikální metody pro vizualizaci proudění kapalin

Pro vizualizaci proudění kapalin v blízkosti povrchů pomocí indikačních nátěrů, které se v proudící kapalině postupně rozpouští, se používá nátěr obsahující rozpouštědlo a některou z následujících látek: acetoacetanilid, exalgin, acetanilid, fenacetin, hydrochinon diacetát, benzoin atd. Jako rozpouštědlo je nejvýhodnější aceton nebo lehké frakce petroleje při 4 až 5 procentní koncentraci indikační látky. Obtékaný povrch tmavé barvy se pokrývá suchým stříkáním pomocí stříkací pistole, to značí, že rozpouštědlo se musí z větší části odpařit dříve, než látka v něm rozpuštěná dopadne na povrch. Nastříkaná vrstva má pak tloušťku 5 až 12 mikronů, musí být hladká a bývá obvykle světlá. Při turbulentním obtékání se vrstva rozpouští rychleji, než při obtékání laminárním, a tak je po určité době laminární oblast obtékání označena světlou barvou zbylé nastříkané indikační látky, kdežto v oblastech turbulentního proudění převládá tmavá barva povrchu modelu, neboť tam se vlivem intenzívnějšího směšovacího pohybu rozpouští vrstva nátěru rychleji. Místní nerovnosti povrchu obtékaného tělesa vyvolávají místní rozrušení proudu s úplavy, po kterých zbudou na povrchu v laminární oblasti obtékaného tělesa tmavé pruhy. Z těchto pruhů lze pak určit i směr proudění v blízkosti povrchu.

Mechanické metody pro vizualizaci proudění kapalin

Při mechanických metodách pro vizualizaci proudění kapalin pomocí nátěrů jsou způsoby úpravy povrchu velmi jednoduché. Povrch se např. natře silnou vrstvou olejové barvy a vloží se bez oschnutí do proudu kapaliny. V nátěru se vytvoří jemné rýhy určující směr lokálního proudění kapaliny v blízkosti povrchu. Tímto způsobem lze určit i oblasti odtržení, jelikož v této oblasti rýhy vymizí.

Podobný je následující způsob, při němž se těleso před pokusem pokryje pouze kapkami olejové barvy, které pak ještě nezaschlé proud rozmaže ve směru proudění. Kapky jisté vhodné barvy musí mít i vhodnou konsistenci, aby k rozmazání nedošlo okamžitě. Takto vzniklé čáry na povrchu tělesa poskytnou informace o směru proudění kapaliny u povrchu tělesa.

V oblasti vizualizace proudění kapalin se někdy lze setkat i s úpravami obtékaných povrchů pomocí niťových sond, a to obdobně, jako u vizualizace proudění plynů, viz kap. 4.4.