Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
1,43 3,83500 0,04050 1,16183 1,68 4,12667 0,378 4,05520
1,435 3,84083 0,04725 1,19124 1,70 4,15000 0,405 4,48169
1,44 3,84667 0,05400 1,22140 1,72 4,17333 0,432 4,95303
1,445 3,85250 0,06075 1,25232 1,74 4,19667 0,459 5,47395
1,45 3,85833 0,06750 1,28402 1,76 4,22000 0,486 6,04965
1,455 3,86417 0,07425 1,31683 1,78 4,24333 0,513 6,68590
1,46 3,87000 0,08100 1,34986 1,80 4,26667 0,540 7,38904
1,465 3,87583 0,08775 1,38403 1,85 4,32500 0,6075
9,4877
1,47 3,88167 0,09450 1,41907 1,90 4,38333 0,675 12,1825
1,475 3,88750 0,10125 1,45499 1,95 4,44167 0,7425
15,6426
1,48 3,89333 0,10800 1,49182 2,0 4,50000 0,810 20,0855
1,485 3,89917 0,11475 1,52959 2,10 4,61667 0,945 33,1155
1,49 3,90500 0,12150 1,56831 2,20 4,73333 1,080 54,5972
1,495 3,91083 0,12825 1,60801 2,30 4,85000 1,215 90,0171
1,50 3,91667 0,13500 1,64872 2,40 4,96667 1,350 148,413
1,51 3,92833 0,14850 1,73325 2,50 5,08333 1,485 244,692
Если используется экспериментальное распределение скоростей, то нет
необходимости в вычислении разностей выше требуемого порядка точности
определения экспериментальных значений (с/ие) (dujdx). В большинстве
случаев разностями третьего порядка можно пренебречь.
ОТРЫВ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ
171
Как можно видеть из фиг. 10, совпадение расчетных и полученных из
эксперимента значений Н и Э'/с для крылового профиля под углом атаки
вполне удовлетворительное.
х/с
Исходя из уравнения неразрывности и уравнений Рейнольдса для двумерного
турбулентного потока, Коулмен [27] вывел урав-
Ф и г. 10. Крыловой профиль NACA 65 (216)-222, а = 10,1°, Re = - 2,64-106
[23].
Штриховые кривые соответствуют величине ?/б? из работы [23]; сплошные
кривые соответствуют ?/б? = 0,007623; О эскперимент.
нения, по форме аналогичные эмпирическим уравнениям Гарнера
172
ГЛАВА IV
и
По сравнению с методом Денхоффа - Тетервина Гарнер ввел следующие
улучшения.
Исследование перехода и расчет отрыва выполнены более четко.
В эмпирическое соотношение Гарнера входят три основных параметра (0/т":)
(dp/dx), Н и Re0 вместо двух (0/Тц,) (dpldx) и Я в методе Денхоффа -
Тетервина.
Гарнер использовал уравнение для поверхностного трения, учитывающее
влияние градиента давления, оправдывая тем самым применение в методе
Денхоффа - Тетервина формулы Сквайра и Янга [28] для поверхностного
трения плоской пластины.
Наконец, для случая
dll 0 dp б dp q
dx Тц, dx Тц, dx
принято значение Н = 1,4, являющееся лучшей аппроксимацией (как
подтвердил Коулмен [27]), чем значение Н = 1,286, принятое в методе
Денхоффа - Тетервина.
Вследствие этого метод Гарнера дает более надежные результаты, а расчет
выполняется быстрее (при умеренных градиентах давления, т. е. таких,
которые существуют на крыловом профиле), чем по методу Денхоффа -
Тетервина. Однако Гарнеру не удалось осуществить систематическую
корреляцию эмпирических значений Г и ЯГ по числам Рейнольдса.
Для общности, кроме упомянутых выше критериев, следует упомянуть еще
один. Из эксперимента Шубауэра и Клебанова на участке стенки
аэродинамической трубы, выступающей в виде крылового профиля, следует,
что отрыв турбулентного потока происходит при Н = 2,8.
Из различных критериев отрыва потока, основанных на значении параметра Н,
ясно, что отрыв происходит в интервале значений Н от 1,8 до 2,8. Поэтому
один только параметр Н не может служить критерием отрыва. Чтобы произошел
отрыв, кроме достижения критического значения параметра Н, необходимо
резкое возрастание Н вблизи отрыва.
3. ОТРЫВ ВНУТРЕННЕГО ПОТОКА
Проблема отрыва потока принципиально важна для течений в расширяющихся
частях каналов, или в диффузорах, когда кинетическая энергия при
замедлении превращается в потенциальную, так как повышение статического
давления вниз по потоку спо-
ОТРЫВ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ
173
собствует возникновению отрыва. Диффузоры применяются в турбинах,
насосах, вентиляторах, компрессорах и в других роторных машинах.
Преобразование кинетической энергии в потенциальную может происходить с
потерей энергии из-за явлений, вызванных вязкостью, включая отрыв потока.
Эффективность преобразования энергии влияет на к. п. д. машины. Кроме
того, также важны свойства выходящего из диффузора расширенного потока,
если за диффузором находятся другие элементы роторной машины. Управляя
отрывом потока в диффузоре, можно получить высокий к. п. д. гидромашины.
Из-за больших чисел Рейнольдса и положительного градиента давления,
который ускоряет переход ламинарного течения в турбулентное, поток в
диффузоре, как правило, турбулентный.
В прошлом диффузору было посвящено много исследований, но большинство из
них были экспериментальными и непосредственно не связаны с отрывом
потока. На основе нескольких работ был сделан обзор результатов
исследований диффузоров. Исследовалась геометрия диффузоров, максимальная
эффективность, оптимальный угол раскрытия, влияние геометрии входного
сечения и турбулентности набегающего потока. Хотя перечисленные проблемы
