Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
дальнейшие исследования. По крайней мере теоретически этот тип диффузора
рассматривается как возможный способ обеспечения плавного расширения
потока с высокой эффективностью. Форма диффузора с вне-
Ф и г. 27. Диффузор с внезапным расширением [59].
УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА
227
запным расширением может быть получена соответствующим конформным
отображением области вне круга
1Ы = |? 4- й]|> 1,
где ^, г| - прямоугольные координаты в преобразованной плоскости [62].
Так как для стабилизации вихрей важно, чтобы
см
-50 -АО -30 -20 -70 о
п
Фиг. 28. Распределение давления около стоячего вихря в диффузоре с
внезапным расширением [59].
направление касательной к острию совпадало с направлением течения и так
как наклон острия к стенке неэффективен, то наиболее выгодна конфигурация
острия, показанная на фиг. 28.
Направление касательной должно быть таким, чтобы до острия течение
было безотрывным. Возможность создания аналогичного осесимметричного
диффузора была продемонстрирована Липпи-шем в дымовой трубе.
2.3. УПРАВЛЕНИЕ ТЕЧЕНИЕМ С ПОМОЩЬЮ ОТРЫВА ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ И
ГИПЕРЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ
В гл. IX был рассмотрен отрыв потока от иглы, установленной перед
тупым телом при сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях, и упомянут ряд
работ, в том числе [63-65]. С помощью иглы можно уменьшить донное
сопротивление и тепловой поток,
15*
228
ГЛАВА XII
если ламинарное течение не переходит в турбулентное. Такая игла может
быть использована для увеличения подъемной силы и управления обтеканием
путем изменения ее длины.
Для выяснения вопроса о применимости иглы на сверхзвуковом крыле
Хартли [66] провел экспериментальное исследование
крыла NAGA 0012 с относительной толщиной 12% при числах Маха 1,56-1,88 и
числах Рейнольдса 2,25 X X 10(r)-3,02 ЛО6. На передней кромке этого крыла
были установлены иглы. Для сравнения с аэродинамическими характеристиками
сверхзвукового крыла был испытан также профиль NAGA 65-006 с
относительной толщиной 6%.
Благодаря иглам течение превращается в трехмерное и
неосесимметричное, в то время как без игл обтекание передней кромки крыла
(за исключением конца) двумерное. Однако механизм отрыва потока от иглы,
образование конической области отрыва и снижение сопротивления по
существу такие же, как и при осесимметричном течении, рассмотренном в гл.
IX. Применение игл для снижения сопротивления более тонкого крыла менее
эффективно. Хотя благодаря применению игл длиной, равной десяти радиусам
передней кромки, расположенных с шагом в 5% хорды, удалось снизить
сопротивление на 2Э% по сравнению с исходным крылом, этого оказалось
недостаточно по сравнению с тонким крылом, как видно из табл. 1 [66].
Однако путем соответствующзй комбинации профилей, игл и средств
увеличения подъемной силы, по-видимому, можно получить толстое крыло с
лучшими аэродинамическими характеристиками, чем у тонкого крыла.
При сверхзвуковых скоростях струя воздуха, вытекающая из вершины
тупоносого тела навстречу потоку (аэродинамическая игла), приводит к
образованию конической области отрыва перед телом, как перэц твердой
иглой (фяг. 2Э). Эксперименты [67] показали, что при малых углах атаки
аэродинамическая игла вызывает снижэние сопротивления, но при больших
углах атаки коническая область отрыва почти полностью исчезает и
сопротивление снижается очень незначительно (фиг. 30); не наблюдается
такжз сущэственных изменений подъемной силы и продольного момента по
сравнению с телом без иглы.
Таблица 1
Профиль
Характеристика NACA 0012 NACA 65-006
с иглами без игл
Сп (М = 1,88) 0,079 0,031
¦^мин '
<м<1> 0,85 0,65
CL tCD 10,8 21,0
^макс ^мин
УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА
229
Полная температура струи была такая же, как и в невозмущенном потоке.
Аэродинамическая игла вызывала увеличение теплового потока к поверхности
независимо от начального охлаждения или нагревания модели, поскольку
вследствие вдува воздуха расход массы в пограничном слое возрастал и
происходило
Фиг. 29. Аэродинамическая игла, М = = 2,16, а = 0° [67].
а.
Фиг. 30. Коэффициент сопротивления CD в зависимости от а [67].
M^l.87, Мструи=2,0, Bed= = 6,2 10s, d - максимальный
диаметр головной части; q^ =
= vpooML>/2; О полусферическая головная часть; ф полусферическая
головная часть с аэродинамической иглой.
турбулентное перемешивание [67]. Аэродинамическая игла с воздухом более
низкой температуры может уменьшить тепловой поток.
ЛИТЕРАТУРА
1. Lindfield A. W., Pinsent Н. G., Pinsent P. A., Approximate Methods
for Calculating Three-dimensional Boundary Layer Flow on Wings, Boundary
Layer and Flow Control, ed. G. V. Lachmann, Perga-mon Press, N. Y., Vol.
2, 1961.
2. В о 1 1 a у W., A Non-linear Wing Theory and its Application to
