Циркуляция скорости - кинематическая характеристика течения жидкости или газа, которая служит мерой завихренности течения. Если скорости всех жидких частиц, расположенных на некоторой замкнутой кривой длиной l, направлены по касательной к этой кривой и имеют одну и ту же численную величину v, то циркуляция скорости определяется равенством Г = ul. Такой случай имеет место для прямолинейного вихря, т. е. плоскопараллельного течения жидкости, при котором все её частицы движутся по концентрическим окружностям с центрами на оси вихря (жидкость как бы «вращается» вокруг этой оси).
В общем случае:

 

где криволинейный интеграл берётся по замкнутой кривой L, u_t – проекция скорости на касательную к этой кривой, ds – элемент длины кривой, v_x,v_y,v_z – проекции скорости на координатные оси, х, у, z – координаты точек кривой.

Если циркуляция скорости по любому замкнутому контуру, проведённому внутри жидкости, равна нулю, то течение жидкости будет безвихревым или потенциальным течением и потенциал скоростей будет однозначной функцией координат. Если же циркуляция скорости по некоторым контурам будет отлична от нуля, то течение жидкости будет либо вихревым в соответственных областях, либо безвихревым, но с неоднозначным потенциалом скоростей (область течения неодносвязнна, т. е. в ней имеются замкнутые твёрдые границы, например быки моста в реке). В последнем случае циркуляция скорости по всем контурам, охватывающим одни и те же границы, имеет одно и то же значение. Циркуляция скорости широко используется как характеристика течений идеальной (без учёта вязкости) жидкости. Для вязкой жидкости циркуляция скорости всегда отлична от нуля и со временем изменяется вследствие диффузии вихрей.

Термин «циркуляция» был первоначально введен в гидродинамике для расчета движения жидкости по замкнутому каналу. Рассмотрим течение идеальной несжимаемой жидкости. Выберем произвольный контур Γ. Мысленно представим, что мы (мгновенно) заморозили всю жидкость в объеме, за исключением тонкого канала постоянного сечения, включающего в себя контур Γ. Тогда, в зависимости от первоначального характера течения жидкости, она будет либо неподвижной в канале, либо двигаться вдоль контура (циркулировать). В качестве характеристики такого движения берут величину равную произведению средней скорости движения жидкости по каналу u на длину контура l.

поскольку именно скорость u установится в этом случае в итоге всюду в канале, а величина циркуляции C даст (обобщенный) импульс для жидкости единичной плотности, сопряженный (обобщенной) координате, характеризующей положение жидкости как целого в канале, соответствующей, несколько упрощая, положению одиночной «пылинки» в жидкости, измеренному по линейке, изгибающейся вдоль канала.

Так как при затвердевании стенок канала нормальная к контуру компонента скорости будет погашена (вообразим, что это происходит перед тем, как тангенциальная скорость в канале всюду становится одинаковой вследствие несжимаемости жидкости), жидкость по каналу будет сразу после затвердевания двигаться с тангенциальной составляющей исходной скорости v_τ. Тогда циркуляцию можно представить в виде

где dl — элемент длины контура.

Позже понятие «циркуляция» было распространено на любые векторные поля, даже такие, в которых «циркулировать» в буквальном смысле нечему.

Пытаясь решить проблему создания экономичной и наиболее эффективной системы создания подъёмной тяги в НТЦ "Взлёт" разработана вихривая подъёмная система. Теоретической основой для разработки вихревой пoдъемно-тяговой системы является предложенная в 1912 году Н.Е.Жукoвским вихревая теория воздушного винта. Согласно этой теории, лопасти винта заменяются системой присоединенных и свободных вихрей, образующих в общем случае винтовую вихревую пeлену .В этой работе впервые была сформулирована идея создания воздушного винта с оптимальным (равномерным) распределением индуктивной скорости (элементарных тяг) по ометаемой площади. По имени автора такой винт назван «винтом НЕЖ» или «идеальным» винтом. При этом решается обратная задача, в которой скорости на периферии вихря близки к нулю и имеют максимальную величину в его центре, что приближает форму его поперечного сечения к форме лопасти «винта НЕЖ» и создает эпюру единичных тяг (индуктивных скоростей), характерную для «запредельного» винта.

Вихревая схема воздушного винта изображена на рисунке 1: 1-присоединенные вихри; 2-свободные вихри; штриховаялиния и стрелки возле нее - плоскость и направлениевращения винта; стрелки у вихрей - направления циркуляции скорости. В.Сход свободных вихрей с концовлопастей воздушного винта (эксперимент ЦАГИ).

Вращательное движение твердого тела характеризуется угловой скоростью, а вращательное движение жидкой частицы - вихрем скорости (rot v). Для характеристики циркуляционных движений среды обе эти величины не конструктивны, хотя циркуляция и связана с вихрем. Для них вводится интегральная характеристика Г, называемая циркуляцией скорости:

(1)

Интеграл берется вдоль некоторого замкнутого контура L, состоящего из фиксированных частиц. Это означает, что контур L перемещается вместе с этими частицами. Такой контур называют жидким контуром.
Найдем полную производную по времени t от контурного интеграла (1). Для этого перейдем к лагранжевым переменным, взяв в качестве естественного параметра кривой ее длину. Тогда удается показать, что

Следовательно, производная по времени от циркуляции скорости равна циркуляции ускорения. Эта величина обращается в нуль, если ускорение жидкой частицы является полным дифференциалом. Используя уравнение движения, получаем:

(2)

Через U обозначен потенциал сил тяжести. Поскольку подынтегральное выражение в первом интеграле (2) представляет собой полный дифференциал, то

(3)

Равенство (3) является следствием консервативности поля сил тяжести и центростремительных сил.

Отличие от нуля означает возможность возникновения вихревых течений жидкости. Чтобы установить возможность возникновения циркуляционных течений, рассмотрим их связь с вихревыми движениями сплошных сред.

Согласно известной теореме Стокса для произвольного вектора А имеет место равенство

где n - нормаль к поверхности S, опирающейся на контур L, а сам контур L ограничивает односвязную область. Поэтому

.

Следовательно, циркуляция скорости - скалярная величина, имеющая смысл потока вихря через поверхность S, опирающуюся на замкнутый контур L. Это позволяет утверждать, что наличие циркуляционных течений жидкости в значительной мере связано с проблемой возникновения вихрей.

Особые режимы камерной сушки древесины. С увеличением скорости воздуха через штабель интенсивность сушки древесины возрастает. С понижением влажности поверхности пиломатериала влияние скорости воздуха на интенсивность сушки падает. Однако этот параметр оказывает решающее воздействие на равномерность просыхания материала по объёму штабеля, влияя на качество сушки всей партии древесины.
Влияние скорости циркуляции на стадию сушки.

Желательно увеличивать скорость воздуха в начале и снижать в конце процесса сушки пиломатериалов - лучше, даже если поток воздуха будет более прерывистым.
Влияние скорости циркуляции на высушиваемый пиломатериал.

В начале процесса интенсивность сушки трудносохнущих сортиментов желетельно уменьшить. Чем тоньше пиломатериал, короче нормативная длительность процесса, длиннее путь воздуха по материалу, выше его влажность и плотность, выше требования к качеству сушки, тем больше должна быть скорость воздуха в штабеле материала.

Желательно отдавать предпочтения сушильным камерам с большей скоростью циркуляции воздуха, поскольку у них выше производительность. В сушильных камерах с невысокой скоростью циркуляции при ширине штабеля более 1 м. необходимо применять реверсирование потока.
Реверсивная циркуляция воздуха.

Теория сушки древесины и опыт эксплуатации сушильных камер показывают, что применение реверсивного обдува шатбеля позволяет :
сократить время сушки древесины на 10 %; снизить энергопотребление сушильной камеры на 10 %; получать пиломатериалы с наиболее равномерной влажностью по ширине штабеля.

На рисунке 1, для сравнения, изображены графики распределения влажности древесины после сушки по ширине штабеля в реверсивной и нереверсивной сушильных камерах. Скорость потока в обоих камерах одинаковая. Отрезок АС показывает распределение влажности в шатбеле нереверсивной камеры, отрезки AD и AE - для реверсивной. При этом, BD характерезует распределение влажности в штабеле при переключении реверса один раз в 3 часа, а BE один раз в час.

В нереверсивной камере сушильный агент, проходя через первую часть штабеля насыщается влагой и теряет температуру. Поскольку у агента сушки существует предел насыщения, то он уже не может вобрать в себя столько же влаги с оставшейся части штабеля. В итоге левая и правая части штабеля в нереверсивных камерах с поперечным обдувом имеют разную влажность.

На рисунке 1 хорошо видно, что максимальная эффектовность от использования реверса достигается при изменении направления движения воздуха на противоположное в сушильной установке не реже одного раза в час.

Реверсирование потока позволяет в определённых конструкциях сушильных камер экономить электроэнергию за счёт установки менее мощных электродвигателей, использовать менее дорогие вентиляторные установки, сохраняя высокое качество сушки.

Скорость сушильного агента и его реверсивность по материалу - показатель технического уровня и совершенства сушильной установки. В различных сушильных камерах материал просыхает тем неравномернее и дольше, чем ниже скорость воздуха в штабеле (особенно без реверса). Поэтому отсутствие реверсирования может быть компенсированно : полностью - удвоенной скоростью воздушного потока; частично - улучшенной аэродинамической схемой сушильной установки.