Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
Направление потока
Граница выемки !
Фиг. 60. Поляры диффузии тепла на средней линии выемки и разных
расстояниях ог дна Y, М ОО 2, 8, ЫЫ = 9 [55].
а - слой возвратного течения; б - буферный слой.
Примечание. Все размеры даны в миллиметрах.
ческим изменением направления без определенного расхода массы, и слой
смешения.
Теплопередача. Были проведены два вида опытов: в одном из них воздух
подогревался, а стенка охлаждалась (стандартная схема), в другом воздух
имел температуру торможения окружающей среды, а стенка нагревалась
(насыщенным паром при температуре 150° С).
На фиг. 61-63 приведены распределения h/kf. Индекс / относится к
плоской пластине, пограничный слой считается присоединенным на расстоянии
двух - пяти глубин выемки до отрыва. Коэффициент hf определялся по
формуле
/Центральная линия выемки^
Масштаб . ю°с
Фиг. 61. Распределение теплового потока по дну выемки при различных
значениях Uti, Moo = 2,9 [55].
с - тонкий пограничный слой перед выемкой; б - толстый пограничный слой
перед выемкой.
Фиг. 62. Относительный коэффициент теплоотдачи (минимальный, максимальный
и на расстоянии x!L = 0,7) в зависимости от Llh' и М"о (осреднеп-ные
данные всех опытов) [55].
а - тонкий пограничный слой; б - толстый пограничный слой.
156
ГЛАВА XI
где К - постоянная, зависящая от геометрии модели и теплопроводности
материала стенки; Тс - температура в выемке. Коэффициент h определялся по
формуле
где TaWf - температура восстановления перед отрывом. Эта формула
позволяет обойтись без коэффициента восстановления для области отрывного
течения, величина которого неизвестна.
На фиг. 61 показано распределение отношения коэффициентов теплоотдачи
ко дну прямоугольной выемки при Мю = 2,9 и различных значениях L/h' для
тонкого и толстого пограничных
L/h'
Фиг. 63. Средний относительный коэффициент теплоотдачи ко дну выемки в
зависимости от числа Маха и Llh' для тонкого и толстого пограничного
слоев [55].
слоев. Отношение h/hf меньше единицы в точке отрыва, минимально в первой
половине выемки и больше единицы на задней стенке. Оно увеличивается с
L/h' у задней стенки, но уменьшается вблизи точки отрыва. Минимальная
величина h/hf уменьшается с ростом L/h', причем минимум смещается в
сторону меньших значений x/L {х - расстояние по горизонтали от передней
стенки). При L/h' = 9 образуется "плато" в центре выемки, обусловленное
началом присоединения потока. Влияние б/h' (8 - толщина пограничного слоя
непосредственно перед выемкой) состоит в смещении кривой в сторону
больших значений h/hf с увеличением Ь/h', причем кривые остаются
качественно подобными. На фиг. 62
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЯХ
157
приведена зависимость h/hf от Мм и L/h'. Кривые соответствуют постоянным
x/L, за исключением кривых "минимума". На общий уровень кривых h/hf число
Маха М," оказывает слабое влияние, оно более заметно в толстом
пограничном слое, особенно в сечении на расстоянии 70% длины выемки. В
тонком пограничном слое это сечение находится еще в области низкого
теплового потока, но в толстом пограничном слое уже сказывается влияние
роста теплового потока в области присоединения и это заметно отражается
на среднем тепловом потоке ко дну выемки.
На фиг. 63 представлен средний тепловой поток h/hf ко дну выемки. В
случае тонкого пограничного слоя область отрыва "экранирует" стенку,
снижая тепловой поток вдвое, в отличие от случая толстого пограничного
слоя, причем переход от тонкого слоя к толстому происходит при бlh' ж 1.
Влияние числа Маха слабее и скорее отражает влияние изменения б/h', чем
самого числа Моо.
Влияние охлаждения турбулентного пограничного слоя в интервале
температур от -18 до -85° С (что соответствует Tw/Ts = = 0,96-0,75) на
отрывное течение было экспериментально исследовано Чернецки и Синклером
[68] при М," =1,61 в интервале чисел Рейнольдса от 11,6*10(r) до 34,8*10(r),
вычисленных по расстоянию от носка модели до точки отрыва и условиям в
невозмущенном потоке. Результаты показывают, что влияние теплопередачи на
пик давления, связанный с отрывом на теле вращения, очень слабо
сказывается или почти не сказывается на угле наклона скачка уплотнения,
вызываемого отрывом. Изменение условий теплообмена на стенках
сверхзвукового сопла Лаваля за счет изменения температуры торможения не
оказывает существенного влияния на отрыв [69].
4.2.3. Теплообмен вблизи цилиндрических выступов
Был измерен тепловой поток к стенке осесимметричного сопла в
окрестности выступающих прямого и наклонного цилиндров при гиперзвуковой
скорости, Мю =6,6 давлении торможения 42 кгс/см2, температуре торможения
от 810 и 890 К, числе Рейнольдса Re/м от 1,44 *107 до 1,7 *107 и
температуре стенки ниже 350 К [70]. Цилиндры имели размеры порядка
толщины невозмущенного пограничного слоя (3.5 см), толщина вытеснения
составляла 1,37 см, а толщина потери импульса 0,14 см, так что весь
