Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
двусторонние клинья; д - лопатки; с - крылышки.
эффективнее, чем мелкомасштабное перемешивание. Таким образом,
многорядные генераторы менее эффективны, чем однорядные генераторы,
размещенные соответствующим образом. Успешное применение генератора
вихрей для предотвращения развития отрыва пограничного слоя в большей
степени зависит от интенсивности и расположения отдельных вихрей в
области положительного градиента давления, чем от профиля пограничного
слоя ниже по потоку.
УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА
209
Генератор вихря увеличивает подъемную силу крыла. На фиг. 12 показаны
результаты опытов Маккаллоха и др. [24], расположивших клинья по размаху
на расстоянии 0,1с от передней кромки крылового профиля NACA 63 3-OI8 под
углами
9г
Фиг. 10. Приспособления, вызывающие образование вихрей [20].
а - разрыв передней кромки;
б - вырез в передней кромке: в - перегородка на передней кромке; г -
перегородка на задней кромке; в - наплыв на передней кромке или
продольная перегородка.
01-
Фиг. 11. Влияние принудительного перемешивания на отрыв и осредненные
толщину и формпараметр [23].
6* и 0 - величины, полученные осреднением локальных значений по размаху
для обеспечения
соответствия двумерному течению; ---------------
простой "плуг": ---------без генераторов; Д б*
О 0; п н = б*/е.
атаки +22,5°, чтобы получить систему вихрей с противоположными знаками.
Клин вызывает турбулентное перемешивание, пограничный слой
разрезается клиньями и частично отводится в основной поток. Благодаря
применению клиньев увеличивается линейный участок кривой подъемной силы,
угол атаки, соответствующий максимальной подъемной силе, возрастает от 14
до 20°, а величина коэффициента максимальной подъемной силы от 1,33 до
1,89.
14-0828
210
ГЛАВА XII
Сопротивление крыла с этими генераторами вихрей при CL > 1,1 меньше, чем
гладкого профиля, но величина крейсерского CD с генераторами вихрей
несколько больше (примерно на 0,002). Клиновидные генераторы вихрей дают
несколько большую подъемную силу по сравнению с генераторами - крылышками
(фиг. 12),
Ф и г. 12. Влияние генераторов вихрей (крылышек н клиньев) на подъемную
силу и сопротивление крылового профиля NACA 633-018 [25].
-О- исходный профиль;-----х----с генераторами - крылышками; j-- с
клинь-
ями в пограничном слое.
но при малых углах атаки сопротивление клиньев в 2-3 раза больше
сопротивления генераторов - крылышек [25]. Более подробные сведения о
генераторах вихрей разных типов можно получить в работах [20, 23].
1.2.3. Подвижные поверхности
Как показал Прандтль [26], отрыв пограничного слоя можно
предотвратить, если перемещать поверхность в направлении течения с
достаточной скоростью, но такой способ управления обтеканием крыльев
труден для реализации на практике. Флетнер заменил парус на лодке
вращающимся цилиндром и использовал эффект Магнуса, но это оказалось
неэкономичным [27]. Рассмотрим круговой цилиндр диаметром d, помещенный в
однородный поток, движущийся со скоростью и оо, с тремя различными
величинами циркуляции скорости вокруг цилиндра (фиг. 13) [25]. Когда
циркуляция Г С 2itUood направлена по часовой стрелке (фиг. 13, а), отрыв
происходит в точке А и CL < 4я, но при циркуляции Г = 2nuood отрыва не
происходит и Сь достигает максимальной величины 4л.
УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА 211
При дальнейшем увеличении циркуляции возможно течение типа,
показанного на фиг. 13, в. В этом случае Съ < 4л.
Хотя, согласно Прандтлю, подъемная сила не может превзойти
определенной величины [26], из анализа Глауэрта [28] следует, что
подъемную силу можно неограниченно увеличить путем увеличения скорости
вращения.
Эксперименты показали, что на воздушном винте вращение сдвигает отрыв
в сторону больших значений коэффициента подъемной силы, чем следовало бы
ожидать на основании характеристик профилей сечений лопасти [29] *). Гэдд
теоретически показал, что вращение может привести к запаздыванию и иногда
к предотвращению отрыва ламинарного слоя [30].
1.2.4. Сетки
При дозвуковых скоростях сетка является полезным средством
предотвращения отрыва, присоединения оторвавшегося потока или усиления
стабилизирующего эффекта, если в первую очередь требуется подавление
отрыва или стабилизация потока, а эффективность имеет второстепенное
значение. Применение сеток не обеспечивает высокой эффективности. Сетка
часто применяется в диффузоре. Эффективность диффузора можно
характеризовать величиной Рг-Р\
Фиг. 13. Обтекание кругового цилиндра потенциальным потоком при различных
величинах циркуляции Г [25].
Г < 2ли d,
4я;
г - г >
Аг
El,2 - где ?,,2
эффективность диффузора на участке между сечениями 1 и 2,
: [ PlUt dA о
- суммарные расходы потенциальной энергии (давление) через
Рг=\ Pz^2d^ Р*
*•) В действительности вращение не оказывает существенного влияния
на начале отрыва на лопастях винта, а рост величины Г по линейному закону
