Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННОГО ДАВЛЕНИЯ
ЗА ДВУМЕРНЫМ ТЕЛОМ
Донное давление за клиновидным профилем измерялось несколькими
исследователями [23-251. Харват и Якура [25] проводили эксперименты при
числах Маха 1,98 и 2,78 в ламинарном и переходном режимах. Они
исследовали также развитие слоя смешения, поскольку на донное течение в
следе влияет динамика свободного слоя смешения, отделяющего внешний поток
от внутреннего циркуляционного течения.
Картина течения в следе за двумерным телом подобна картине течения за
осесимметричным телом и имеет горло и область повторного сжатия,
замыкающую донное течение, с замыкающим скачком уплотнения. Так, характер
изменения рв в зависимости от числа Рейнольдса для двумерного течения
подобен характеру изменения этого параметра для осесимметричного течения.
Донное давление возрастает от некоторого постоянного значения для
турбулентного следа до более высокого постоянного значения при числах
Рейнольдса, меньших критического, так как переход от ламинарного течения
к турбулентному происходит в свободной струе.
На фиг. 20 донное давление за клином, измеренное в турбулентной
области течения [26], сравнивается с донным давлением, измеренным в
ламинарной и переходной областях течения [25]. Как видно из фиг. 20,
донное давление за двумерным телом ниже, чем за осесимметричным. Индексы
0 и с относятся соответственно к области повторного сжатия ниже по потоку
(что примерно соответствует невозмущенному потоку для тонких тел) и хорде
клина.
32
ГЛАВА X
Распределение потоков массы и количества движения, характеристики
устойчивости и другие параметры набегающего пограничного слоя играют
важную роль в развитии слоя смешения. Измеренные распределения местных
чисел Маха в слое смешения для двух значений числа Маха набегающего
потока и трех значений числа Рейнольдса показаны на фиг. 21 [25].
На начальной стадии развития слоя смешения его профиль соответствует
теоретическому только по основным характеристи-
ке
Фиг. 20. Донное давление за клином в зависимости от числа Рейнольдса
[25].
1 - цилиндр с конической носовой частью, M = 2,84; 2 - клин 8 : 1, M = 2
[26]; 3 - клин 4 : 1, М = 3 [26]; Д хорда модели 50,8 мм; О хорда модели
20,8 мм; О хорда модели 7,9 мм.
кам. В частности, излом профиля распределения скорости заметен, и он
размывается, но продолжает существовать даже в зоне повторного сжатия.
Этот излом гораздо заметней при более высоком числе Маха. В отрывной зоне
обратного течения не наблюдается. Из рассмотрения характера смешения
сжимаемой жидкости при М." =1,6 установлено, что существенной разницы
между профилями скорости в несжимаемом и сжимаемом потоках нет, особенно
во внутренней части слоя с малой скоростью течения [27]. Измеренный
масштабный коэффициент а равен 15-20 [25]. Более высокие значения а
указывают на более низкий уровень турбулентности, но различие этих
величин не означает серьезного различия в характеристиках течения,
поскольку, согласно теории слоя смешения, а связано с "длиной смешения"
зависимостью, обратной закону 8/г степени. Двумерный след - изобарический
в отличие от следа за телами
Фиг. 21. Развитие слоя смешения [25].
1 - конец веера волн разрежения; 2 - замыкающий скачок; з - линия
скольжения.
h
Poo
0,7
0,6
0,5
0,4
¦Ламинарное течение
гн
Турбулентное течение
Н--!-6-Г
0,5 1,0 1,5 2,0 2J5 3,0 3,5 4,0
4JS 5,0
а
Фиг. 22. Сравпение донпого давления на профиле Л" 5-0,25 (R) при
ламинарном и турбулентном течениях; Мс = 1,5, Re = 1,3-Ю6 [22]. а - угол
атаки.
3-0828
34
ГЛАВА X
вращения. Напомним, что для цилиндрического тела с конической носовой
частью донное давление изменяется вдоль радиуса по параболическому закону
с минимальным значением на периферии цилиндра. Вихрь на задней кромке
двумерного тела является трехмерным возмущением с осью, перпендикулярной
слою смешения, однако это трехмерное движение оказывается слишком
медленным, чтобы повлиять на основную структуру следа. Поэтому донное
давление остается постоянным по размаху в пределах точности измерений. Но
трехмерные возмущения могут влиять на переход в следе за соответствующими
участками размаха. При высоких скоростях профиль с затупленной задней
кромкой имеет большее сопротивление и в то же время обладает лучшим
аэродинамическим качеством по сравнению с профилем с острой задней
кромкой [22]. Были экспериментально исследованы пятьдесят пять крыльев
прямоугольной формы в плане с затупленными задними кромками и удлинением
3. Относительная толщина профиля составляла от 0,05 до 0,10, углы сужения
