Пространственные гиперзвуковые течения вязкого газа - Башкин В.А.
ISBN 5-02-015563-2
Скачать (прямая ссылка):
ствии с этим параметр р = ^-^ -^-, характеризующий интенсивность поперечного течения, непрерывно уменьшается, принимая
§ 1.2. СТРУКТУРА ПОЛЯ ТЕЧЕНИЯ ОКОЛО КОНИЧЕСКИХ ТЕЛ
17
максимальное значение на линии растекания и минимальное значение на линии отекания.
При больших углах атаки в рамках уравнений Эйлера поперечное течение по мере отхода от линии растекания достигает сверхзвуковых скоростей и в окрестности ударной волны и обтекаемой поверхности образуются локальные области сверхзвукового течения, которые при последующем увеличении угла атаки смыкаются друг с другом. Наличие областей конически сверхзвукового течения препятствует распространению возмущений с подветренной стороны на наветренную, и, следовательно, анализ течения на наветренной стороне является самостоятельной задачей и может проводиться независимо от событий, происходящих на подветренной стороне. Для того чтобы затормозить конически сверхзвуковой поток до нулевой скорости в плоскости симметрии, необходимо появление внутренних ударных волн 7, которые переводят поперечный сверхзвуковой поток в дозвуковой (рис. 1.26). В плоскости симметрии на наветренной стороне имеем линию растекания, а на подветренной стороне — линию отекания. При больших углах атаки точка Ферри, как правило, «всплывает» с поверхности тела и располагается в поле возмущенного течения. В этом случае в плоскости симметрии как на линии растекания, так и на линии отекания имеем особую точку типа «седло». При движении вдоль обтекаемой поверхности от линии растекания к линии отекания продольный компонент скорости ut в целом непрерывно возрастает, а поперечный компонент скорости wt и коэффициент ? являются разрывными функциями — разрыв определяется положением и интенсивностью внутренней ударной волны.
Таким образом, для острого кругового конуса при всех углах атаки на наветренной стороне имеем однотипную структуру поля течения (режим 3). На подветренной стороне она изменяется в зависимости от угла атаки от непрерывного торможения конически дозвукового потока до торможения конически сверхзвукового потока через внутреннюю ударную волну.
Рис. 1.2
1.2.2. Плоское треугольное крыло. В рамках теории идеального сжимаемого газа в зависимости от условий обтекания и геометрии
18
Гл. 1. ОБТЕКАНИЕ ЗАОСТРЕННЫХ КОНИЧЕСКИХ ТЕЛ
О
і
-
7 С \
1 Z
а
крыла возможны два режима: а) крыло со сверхзвуковыми передними кромками и 6) крыло с дозвуковыми передними кромками.
Первый режим обтекания характеризуется наличием ударной волны, присоединенной к его передним кромкам, которые обтекаются
плоско-параллельным потоком (рис. 1.3). В этом случае течение газа в конусе возмущения на наветренной и подветренной сторонах крыла является коническим и потоки на разных сторонах крыла не взаимодействуют между собой.
На наветренной стороне крыла происходит течение сжатия. Передняя кромка обтекается как клин со скольжением и в области CDBC имеем однородный безвихревой поток (рис. 1.3а). Эта область ограничена участком Рис. 1.3 DC поверхности крыла,
косой ударной волной ВС и поверхностью DB конуса Маха. Область конического течения ODBAO подразделяется на две подобласти: в подобласти ODBO течение безвихревое, а в подобласти OABO — вихревое. Вдоль линии OB происходит сопряжение вихревого потока, образующегося за ударной волной AB, и безвихревого потока за конусом Маха DB. Эта линия является характеристической, и на ней терпят разрыв производные от энтропии и компонентов вектора скорости. На поверхности крыла в плоскости симметрии располагается линия отекания — особая точка типа Ферри.
На подветренной стороне треугольного крыла имеет место течение расширения (рис. 1.36). На передней кромке реализуется течение Прандтля—Майера со скольжением (область DCBD). После разворота потока около острой кромки образуется однородное безвихревое течение, занимающее область ВСАВ. Область конического течения OEDCAO включает в себя внутреннюю ударную волну, наличие которой обусловлено необходимостью торможения потока, направленного к плоскости симметрии крыла. Эта ударная волна под действием веера волн разрежения теряет свою интенсивность на участке CD и вырождается в конус Маха DE. Интенсивность внутренней ударной волны невелика и вызывает лишь незначительное изменение энтропии. По-
§ 1.2. СТРУКТУРА ПОЛЯ ТЕЧЕНИЯ ОКОЛО КОНИЧЕСКИХ ТЕЛ
19
этому почти во всей области течения расширения энтропия сохраняет постоянное значение, равное ее значению в набегающем потоке.
На поверхности крыла со сверхзвуковыми передними кромками распределения компонентов вектора скорости как на наветренной, так и подветренной сторонах имеют одинаковый характер: радиальный компонент и возрастает, а окружной компонент w уменьшается при движении от передних кромок к плоскости симметрии. В соответствии с этим параметр ? на обеих поверхностях в конусе Маха принимает конечные отрицательные значения.
Второй режим обтекания — крыло с дозвуковыми передними кромками — характеризуется образованием на наветренной стороне головной ударной волны, которая отсоединена от передних кромок, но остается присоединенной к острой вершине. При этом течение газа около крыла имеет конический характер.
