Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
проявляется с увеличением отношения площадей.)
Выделение двух стадий отрыва потока (начальная стадия и стадия полностью
развитого отрыва) было предложено Полцином (табл. 3 и фиг. 11, 12). Отрыв
потока в начальной стадии не является непрерывным процессом: по своей
природе это переходный процесс. Анализируя расчетные методы, Полцин
выяснил, что
Таблица 3
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ ОТРЫВА НА РАССТОЯНИИ у = 5 мм ОТ СТЕНКИ ДИФФУЗОРА С
УГЛОМ РАСКРЫТИЯ 20 = 10° И Re = 40 ООО [34]
Сечение, в котором производилось наблюдение Расстояние вдоль оси
диффузора, мм Результаты наблюдений
1,00 0 Параллельный поток, возмущений нет
1,2 110 Параллельный поток, небольшое отклонение полос в сторону
стенки, возникновение пульсаций первой полосы
1,26 150 Сильная неустойчивость; быстрое мелькание полос у стенки;
возникновение неустановившегося перемежающегося отрыва
1,456 260 Сильные пульсации, сбегание вниз по потоку различимых вихрей
1,7 400 Сбегание вниз по потоку непрерывно следующих один за другим
отрывающихся вихрей
2,0 575 Начало непрерывного отрыва вихрей
2,14 650 Первая полоса на расстоянии у = 5 мм соответствует обратному
течению
2,45 840 Сильное обратное течение
2.4 2.2
2.0
X *
XI
tO
7,8
1,6
1.4 1,2 КО
Развитый отрыв на расстоянии от стенки у =5 мм
Режим
формирования % отрывного течения s*
Область
развитого
Развитый отрыв на расстоянии от стенки у=15 мм
Развитый отрыв на стенке, у= 0
(экстраполяция) х+.
Возникновение начальной стадии
л /отрыва на расстоянии от стенки
у=5мм
Расчетное начало отрыва по Польгаузену
Режим отрыва набегающего л атака
J I I I | I |
2 4 6 в 10 12 14 16 18 20 22
29
Фиг. 11. Режимы отрыва в двумерном диффузоре, Re - 40 ООО (гладкая
поверхность) [34].
_ Площадь рассматриваемого сечения
- SBX ~ Площадь входа '
20 -угол раскрытия диффузора (град.).
Фиг. 12. Влияние шероховатости стенки на отрыв потока в двумерном
диффузоре, Re = 40 ООО [34].
_ S Площадь рассматриваемого сечения _ SBx Площадь входа '
в- угол раскрытия диффузора (град.)
OTPblff ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА жидкости
177
метод Польгаузена [37] пригоден для определения начальной стадии отрыва.
В начальной стадии положение точки отрыва не зависит от числа Рейнольдса.
Однако Полцин наблюдал, что полностью развитый отрыв зависит от числа
Рейнольдса и с увеличением чисда Рейнольдса точка развитого отрыва
перемещается вверх по Дотоку. Ясно, поэтому, что метод Польгаузена [37]
непригоден ДЛд расчета внезапного перемещения точки отрыва. На
U0
0,8
0,6
V
0,4
'О 5 10 15 го 25 30
20
Ф л г- 13. Эффективность диффузора [34].
А Гибсон, Л,/яг = 4, прямоугольное поперечное сечение; О Гибсон, Ail As =
4, квадратное поперечное сечение; х Ведерников, прямоугольное поперечное
сечение; # Петерс, Ail As = 4, з, 4, круговое поперечное сечение; A i -
площадь входа, As - площадь выхода, 20- УГол раскрытия диффузора.
фиг. 13 Приведена зависимость эффективности диффузора (определенной как
отношение действительного приращения давления к прирац^ению давления без
потерь) от угла раскрытия 20.
Велицина ^ достигает максимального значения при 6° < 2(c) ¦< < 10 , з^Тем
быстро снижается. С ростом длины диффузора потери так/ке растут, причем
потери на трение растут быстрее, чем потери, вызванною отрывом потока.
Сравнение диффузоров с одинаковым отношением давлений показывает, что при
малых углах раскрытия преобладают потери на трение, а при больших углах
раскрытия, наоборот, преобладают потери, вызванные отрывом и возмущением
потока. Гфоэтому можно ожидать, что оптимальный угол раскрытия заключен
между малыми и большими значениями. На фиг. 14 показана распределение
скорости вблизи точки отрыва.
На лавой стенке возникает возвратное течение, когда происходит отрщ;в
потока и нарушается симметрия течения, причем максимум скор)ОСТИ
смещается в направлении к правой стенке Турбулентная вязкость е =
(т/р)/(du/dy) не постоянна по сечению диффузора; он:а максимальна на
стенке и уменьшается в направлении к оси Диффузора. Кроме того, как и
ожидалось, е увеличивается с увеличением угла раскрытия диффузора.
Рейд [38] исследовал течение воздуха в двумерных несимметричных диф
фузорах с плоскими стенками. Его интересовало не только влияние угла
раскрытия диффузора, но и градиента давления в практически важном
интервале значений LIWi, где L-длина диффузора
1 2-'Т)0 7
178
ГЛАВА I V
и Wt-ширина входного сечения. Согласно полученным результатам,
максимальная эффективность диффузора соответствует углу раскрытия 6-7° во
всем исследованном интервале значений отношения LIWi, причем она
уменьшается всего на 2% при увеличении LIWi от 5,50 до 21,75.
Максимальное значение коэффициента восстановления давления CPR = (р2 -
Pi)/<li (где pz и pi - статическое давление соответственно в выходном и
входном сечениях
диффузора, ql - скоростной напор во входном сечении) достигается при угле
раскрытия 20 = 12°, когда L/W1 = 5,50, и 20 = 9°, когда L/Wi = 21,75.
Для управления отрывом можно использовать тонкую центральную продольную
