Механика жидкости и газа - Лойцянский Л.Г.
Скачать (прямая ссылка):
1 См. Л. Г. Лойцянский, Аэродинамика пограничного слоя, Гостея-издат 1941. стр, 241—249, 586
турбулентно Г движение
[і л. ix
зорную часть пограничного слоя. В области ускоренного течения во внешнем потоке можно ожидать более высоких значений
Ккр> чем
в области замедленного движения. В качестве величины, учитывающей указанный чрезвычайно существенный фактор влияния распределения давлений в ламинарном пограничном слое на переход его в турбулентное состояние, примем введенный в конце предыдущей главы параметр
f-
Результаты многочисленных теоретических исследований устойчивости движения в ламинарном пограничном слое, на которых мы не можем здесь остановиться, позволили установить показанную на рис. 178 приближенную кривую зависимости Rkp от значений параметра /кр в критических сечениях ламинарного слоя. Этой кривой можно пользоваться для приближенного определения абсциссы точки потери устойчивости ламинарного движения на крыловом профиле. Методика расчета этой „критической" абсциссы крайне проста. В каждом конкретном случае обтекания данного крыла с известным распределением U (х) скорости внешнего потока можно по формулам (101) и (103) предыдущей главы установить функциональные связи между f и R **, с одной стороны, и безразмерной абсциссой точки крыла—с другой:
/=/(х) и R** = R** (J). (1)
Исключая отсюда х, найдем связь между R** и / в любых (а не только критических) точках поверхности данного крыла, которую не следует смешивать с кривой рис. 178, определяющей соотношение между критическими значениями тех же величин. Легко видеть, что кривая рис. 178 представляет изменение, противоположное по направлению изменению R"1" (/), согласно (I). Действительно, при положительных /, т. е. в лобовой части пограничного слоя, 8**, возрастающее с х, будет меньше, чем в кормовой области, где / отрицательны; следовательно, при одном и том же распределении скоростей U (х) рейнольдсово число R*-1" будет возрастать вниз по течению от положительных / к отрицательным, в то время как на рис. 178 происходит обратное. Таким образом, кривая R** (/), построенная по параметрическим равеЧ" „точка" ПЕРЕХОДА И „КРИЗИС ОБТЕКАНИЯ"
587
ствам (1), будет пересекаться с кривой рис. 178. Определив в точке пересечения этих двух кривых Rkp ИЛИ /кр, сможем по (1) найти и
— JC
Xkv = ——, т. е. определим положение точки потери устойчивости ламинарного пограничного слоя на конкретном крыле.
§ 92. Область и „точка" перехода. Явление „кризиса обтекания"
Непосредственно в критическом сечении и в ближайших за ним сечениях пограничного слоя движение жидкости еще нельзя рассматривать как турбулентное. Вниз по течению за критическим сечением простирается область, в которой происходит развитие возмущений и где поток перестраивается из ламинарного в турбулентный; эта область носит наименование „области перехода". В тех случаях, когда размеры области перехода малы по сравнению с хордой крыла, можно пренебрегать протяженностью области перехода и говорить о „точке перехода", в других случаях следует указывать положение границ обла- й сти перехода: начала ее — кри- V тического сечения слоя (границы потери устойчивости), вверх по течению от которого движение ламинарно, и конца — ниже по течению расположенной границы перехода, за которой поток уже турбулентен. .
Экспериментальное определение границ области перехода производят обычно так. Микротрубку полного напора, отверстие которой направлено навстречу потоку, заставляют перемещаться вдоль пограничного слоя, оставляя все время носик трубки D (динамическое отверстие) на одном и том же 0 малом расстоянии h (рис. 179) от поверхности крыла. Вычитая из полного напора, регистрируемого отверстием D трубки, давление в соответствующем сечении пограничного слоя, замеряемое при помощи отверстия на поверхности крыла, находящемся как раз под носиком микротрубки, можем определить скорость на выбранном фиксированном расстоянии от поверхности в различных сечениях пограничного слоя. В связи с утолщением ламинарного пограничного слоя от сечения !< сечению вниз по потоку, 588
турбулентно Г движение
[і л. ix
ничный слой, величина
безразмерная скорость jj, измеряемая на одном и том же расстоянии
от поверхности крыла внутри слоя, должна убывать. Действительно,
относительная координата у точки замера при этом уменьшается,
а сама точка как бы все глубже погружается в пограничный слой, переходя к относительно меньшим скоростям. На рис. 179 для примера показаны экспериментальные профили скоростей в последовательных сечениях (/, II, III, IV) ламинарного пограничного слоя на крыле при одном и том же значении Rjo. Вертикальная прямая соответствует выбранному расстоянию у ~ h носика микротрубки от поверхности
крыла. Точки Ai, Au, A1ii и A1V дают ряд убывающих значений ,
регистрируемых микротрубкой. Профили скоростей в турбулентном пограничном слое по своей форме резко отличаются от профилей скорости в ламинарном пограничном слое (пунктирные профили на том же рисунке). Когда носик трубки попадет в турбулентный погра-
