Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
повышению температуры наветренной и понижению температуры подветренной
поверхностей тела. Носовая часть с иглой и полусферической вогнутой
лобовой по-,25 верхностью вызывает наибольшее снижение
коэффициента
восстановления, следовательно, эта конфигурация является
наиболее эффективным генератором вихрей в исследованном диапазоне чисел
Маха. Некоторые результаты для коэффициента теплоотдачи h = q/(Tr - Tw)
при нулевом угле атаки и М" = 3,5, полученные Эггерсом Гермахом [76],
представлены на фиг. 79 в зависимости г" и Тт - Tw., причем Г; -
коэффициент восстановления, 7\ и Tw. - температуры восстановления и
стенки, измеренные внутри модели у дна, а не на ее поверхности, hf и ha -
значения h для модели в целом и без носовой части (в обоих случаях
бездна).
Коэффициент восстановления для исходной конфигурации
выше, чем для тела с иглой и полусферической вогнутой лобовой
поверхностью, но различие невелико и составляет 5-10% (фиг. 79, а).
Установка иглы приводит к увеличению А для модели без носовой части
примерно на 20% (фиг. 79, б). Богдонов и Вэс [77] измерили тепловой поток
к цилиндрической модели с полусфе-
Ф и г. 78. Сравнение коэффициентов восстановления для тел различной
формы, а = 0°, Моо = 3,5 [76].
г - коэффициент восстановления; X - расстояние вдоль модели от торцевой
кромки основной модели до термопары; X - расстояние от конца иглы до
тела.
И
ОТ
0,2
Б
оа
*
•О,/
0,2
О О
Л ' " 0 , /,600
U ' ^ ? ? пг = 0,767 Х=
Л -"Г" П Я" - П 77Я * =
Д = о.эю |
а
"1*
?
К
в
Л
0,1
Д д 7,600
А А ?-5IZIn?= 0,745 Л =
0-CTDn; = 0,758 Л =
Д dpn* = 0,9/3
-10
-20 Tfj- Tioj, к
<5
-зо
Фиг. 79. Сравнение средних коэффициентов теплоотдачи для моделей разных
форм, а - 0°, Моо = 3,5 [76]. а - модели в целом; б - модели без носовых
частей,
Ljd
Фиг. 80. Коэффициент теплоотдачи к цилиндру с полусферической носовой
частью и иглами разной длины, Моо = 14 [77].
hg - коэффициент теплоотдачи для тела без иглы; L - длина иглы; d -
диаметр цилиндра. О полусфера в целом; д передняя поверхность полусферы;
? задняя поверхность полусферы.
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЯХ
171
рической носовой частью и иглами различной длины в потоке гелия при Моо
=14 и давлении торможения ~70 ата. Число Рейнольдса, вычисленное по длине
иглы, было равно 0,365-Ю6, а отрывное течение было ламинарным.
Результаты измерений теплового потока к носовой части представлены на
фиг. 80. При использовании иглы длиной, равной четырем диаметрам
цилиндра, тепловой поток к полусферической носовой части модели
составляет менее х/я теплового потока к модели без иглы.
Кроуфорд [78] провел широкое исследование теплопередачи к
цилиндрической модели с полусферической носовой частью и иглой при
номинальном числе Маха 6,8 и в интервале чисел Рейнольдса Red,
вычисленных по диаметру цилиндра и параметрам потока перед моделью, от
0,12'10(r) до 1,5-10е. Широкий интервал чисел Рейнольдса позволил
исследовать случаи ламинарного, переходного и турбулентного течений на
границах области отрыва. Теплоотдача к полусфере с иглой существенно
зависит от вида течения в области отрыва.
В случае тела с иглой переход происходил на границе области отрыва
или перед ней при числе Рейнольдса, вычисленном по параметрам
невозмущенного потока и длине модели без иглы, Re да 0,5 *10(r). Наименьшее
число Рейнольдса, вычисленное по длине пограничного слоя до перехода,
составляло около 0,06*10(r) при длине иглы L/d = V2, но на теле с иглой
переход может произойти при значительно меньшем числе Рейнольдса,
следовательно, игла может быть применена как турбулизатор пограничного
слоя. На фиг. 81 показаны отношения местных тепловых потоков к модели с
иглой (L/d=2) qs к местным тепловым потокам в критической точке тела без
иглы П8. Для всех остальных длин игл Lid (V2, 1, 2, 3 и 4) зависимости
подобны.
Как видно из фиг. 81, тепловой поток уменьшается около основания
иглы, но достигает максимума вблизи точки присоединения течения на
полусфере.
На фиг. 81 представлены также результаты расчетов по методам Стайна и
Уэнлеса [81] для ламинарного течения и по методу Коэна [82] для
турбулентного течения. В обоих случаях предполагалось, что пограничный
слой начинается в предполагаемой точке присоединения. Хотя результаты
расчетов недостаточно хорошо согласуются с экспериментом, они определяют
общую тенденцию. Кроуфорд [78] построил зависимость qst/qst,na от S/b
