Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> История -> Афанасьев В.А. -> "Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов" -> 56

Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.

Афанасьев В.А. , Барсуков B.C., Гофин М.Я., Захаров А.Н., Стрельченко, Н.П. Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов. Под редакцией Холодкова Н.В. — М.: МАИ, 1994. — 412 c.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка): experokla1994.djvu
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 149 >> Следующая

155
Возмущения турбулентного пограничного слоя возникают из-за появления скачков уплотнения и их интерференции. В области присоединения скачков наблюдается увеличение пристеночных пульсаций давления по мере роста интенсивности скачка уплотнения. Шероховатость поверхности приводит к значительному увеличению пульсаций давления в турбулентном пограничном слое по сравнению со случаем гладкой обтекаемой поверхности.
В этих случаях среднеквадратичное значение пульсаций давления на поверхности ЛА за счет шероховатости может возрасти почти на порядок для гладкой поверхности.
Среднеквадратичное значение пульсаций давления зависит от скоростного напора:
где Г|а — коэффициент пропорциональности (характеризует эффективность превращения кинетической энергии потока в энергии пуль-сационного давления); д+ — скоростной напор.
Для установления условий акустического подобия аэродинамических потоков необходимо рассмотреть основное волновое уравнение, описывающее источники шума аэродинамического происхождения и распространения звука от этих источников:
где С= рУ/Э — производительность источника массы за единицу времени на единицу объема; И — линейный размер источника; F= pg — массовая сила, действующая на единицу объема; — тензор Лайт-хилла, представляющий собой разность напряжений в потоке и в покоящейся среде
/ дУ() 2
3 )
где а0 — скорость звука в невозмущенной среде; Г| — коэффициент сдвиговой вязкости (динамической вязкости); р — давление; р — плотность среды; V — скорость потока.
Структура этого дифференциального уравнения не зависит от изменения масштабов величин, входящих в него. Изменение масштабов может лишь привести к появлению численных коэффициентов при всех членах. Полагая, что уравнение (2.73) записано для натурного объекта, перепишем его для модели при условии, что все линейные
156
размеры при переходе от натурного объекта к модели изменяются в р раз, время — в / раз и т.д.:
Х=Х1И) Г= *у0= ^; р = р1Ро; <2 = <2,С0
и т.д.
В этом случае уравнение (2.73) примет вид
2 Э2Р1 Роао
/р0*2
г?
э2^
/<2о
ЭГ] РдХи'
Ро^о Л> Уо Ро^о
—Т + —?~ Л'
2 .
оъ и2
Используя выражения для (2 и запишем уравнение в другой форме:
2 -,2

О,
V
2 ЭР1 ^ /Р ЭС?1 1
1 +
- Л
1
2 ^
рк02 'Ро^ к02
ЭХ,,2
или
БЬ2
Э2Р,
Эл2
а2М:
а°э^
эе,
ЭГ,
1 + Еи-
1
а2о
а2М2
д2Ти
эх,?
(2.74)
Здесь введены принятые в аэродинамике безразмерные параметры — критерии подобия: число Струхаля 8Ь= /О/У0\ число Маха
М= к0/а; число Рейнольдса Ие= У$>/\\ число Фруда Иг= Уц^О ; число Эйлера Еи= />о//Р^о» а — скорость распространения звука в потоке; у= ц/ро — кинематическая вязкость; /о — частота.
Из сравнения коэффициентов при первом и втором членах уравнения (2.74) имеем дополнительный критерий:
157
aQ X
= const .
Представим в уравнении (2.73) выражение для силы /*, действую» щей на тело (например, профиль винта), помещенное в поток:
где Г — циркуляция потока; V — скорость натекания потока на профиль; Р — угол натекания потока; Ъ — хорда профиля; Т| — качество профиля.
В этом случае безразмерный коэффициент для четвертого члена уравнения (2.74) примет вид
где Г — безразмерная циркуляция; Ь — безразмерная хорда профиля; Мвх — число М на входе профиля.
Наряду с волновым уравнением (2.73) можно рассмотреть уравнение состояния и энергии. В этом случае к полученным критериям добавятся критерий Прандтля Рг. Следовательно, для сохранения аэроакустического подобия турбулентных потоков должны сохраняться: критерии подобия потоков (Sh; М ; Re ; Fr; Рг ; а/а0 ; D/X); геометрическое подобие тел, помещенных в поток (ft ; г|; Р = const); подобие распределения аэродинамической нагрузки на поверхности тела (Г = const). При соблюдении этих условий моделирования уровни звукового давления в геометрически подобных точках модели и натурного объекта будут равны.
На практике проводят так называемое частичное моделирование, поскольку полное моделирование сопряжено со значительными техническими сложностями.
Для сокращения числа критериев подобия есть следующие основания:
— при больших числах Re течение становится автомодельным; кроме того, рейнольдсовы напряжения в турбулентных потоках значительно выше вязких напряжений, поэтому действием вязкости можно пренебречь;
— так как число Рг для газов близко к единице, им тоже можно пренебречь;
— для свободных турбулентных потоков можно также пренебречь действием сил тяжести и давления, т.е. критерии Fr и Ей можно не учитывать.
dF= ^~V{\ - ntgP)dr , о
(2.75)
158
При моделировании необходимо осуществлять подобие начальных й граничных условий.
Граничные условия при распространении звука в канале с потоком:
ЭР, f >-~\2
ikGDPl
1-
к
= 0 , (2.76)
где D в 2г — высота канала; G- pa/z — проводимость стенки; z — импеданс.
Из выражения (2.76) следует, что kDG = const;
— 7:77 = -=77 = const . (2.77)
pa D/X D/X '
Таким образом, безразмерные импедансы стенок тела модели и натурного объекта должны быть равны при одинаковых безразмерных частотах звуковых колебаний. Соблюдение равенства начальных параметров потоков в модели и в натурных условиях требует практически равенства начальных параметров турбулентных потоков.
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 149 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed