Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Чжен П. -> "Отрывные течения. Том 1" -> 78

Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.

Чжен П. Отрывные течения. Том 1 — М.: Мир, 1972. — 300 c.
Скачать (прямая ссылка): otrivnietecheniyatom11972.pdf
Предыдущая << 1 .. 72 73 74 75 76 77 < 78 > 79 80 81 82 83 84 .. 99 >> Следующая

всегда ведет к его уменьшению, так как можно достичь теоретического
приращения давления, несмотря на отрыв потока. Если тем не менее отрыв
происходит из-за взаимодействия со скачком уплотнения, аэродинамические
силы изменяются довольно резко наряду с соответствующим изменением
теплового потока. Более того, течение становится нестационарным из-за
возникновения самовозбуждающихся колебаний, и в пограничном слое
происходят потери количества движения.
Дополнительными проблемами, связанными с отрывом, являются управление
сверх- и гиперзвуковыми летательными аппаратами и ограничения некоторых
характеристик этих аппаратов. Например, на крыле самолета скачок
расположен где-то между передней и задней кромками, и отрыв, вызванный
скачком уплотнения, влияет на распределение давления по крылу. При
трансзвуковом режиме полета отрыв часто превращает плавное и постепенное
нарастание давления по крылу в чрезвычайно возмущенное распределение со
значительными пульсациями, вызывающими тряску аппарата или сильные
изменения его устойчивости и управляемости. При сверхзвуковых скоростях
скачок уплотнения перемещается по направлению к задней кромке, приобретая
наклон относительно направления потока; таким образом, хотя скачок
слабый, при больших углах атаки все еще возможен отрыв.
В прошлом основные свойства отрыва потока исследовались на простых
моделях, таких, как впадина, уступ, игла. Углубление на поверхности
летательного аппарата может вызвать разрушение конструкции из-за
нестационарного течения в нем, но углубления вместе с тем полезны для
увеличения сопротивления гиперзвуковых космических летательных аппаратов,
возвращающихся в атмосферу Земли. Отрыв потока перед уступом аналогичен
отрыву потока от иглы, установленной перед затупленным телом. Если игла
установлена перед затупленным осесимметричным телом, прямой скачок перед
затупленным телом может перейти в конический, и тогда между концом иглы и
носовой частью тела формируется коническая область отрыва потока, в
результате чего
ОТРЫВ ПОТОКА ГАЗА
231
уменьшается сопротивление. Если течение всюду ламинарное, интенсивность
теплопередачи также может уменьшиться. Важным параметром, влияющим на
отрыв потока, является отношение длины иглы к толщине затупленного тела.
Если это отношение меньше 3, то может произойти отрыв ламинарного потока
у конца иглы. Так как распределение давления на теле изменяется при
варьировании этого отношения, игла может быть использована как
эффективное средство управления летательным аппаратом. В настоящее время,
несмотря на прогресс в теоретических исследованиях взаимодействия скачка
уплотнения с пограничным слоем и отрыва сжимаемого потока, теория еще
далека от полного или по крайней мере удовлетворительного приложения к
практике, например, расчета лопаток компрессора, закрылков, каналов и т.
д. при турбулентном течении.
Обширный обзор и правильное представление об отрыве потока, вызванном
скачком уплотнения, а также о его влиянии на крылья и способах его
предотвращения приведены в работе Пирси [2]. Холдер и Гэдд [3]
исследовали взаимодействие ударной волны с пограничным слоем и связь с
донным давлением. Фрэзер и др. [4] экспериментально исследовали отрыв
потока в соплах при сверхзвуковых скоростях. Краткий обзор, посвященный
отрыву газа с акцентированием внимания на гиперзвуковом диапазоне
скоростей, был сделан Кауфманом и др. [5]. Так как практические аспекты
проблемы отрыва выходят за рамки этой главы, заинтересованный читатель
может обратиться к цитированной литературе.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ
ОТРЫВА ЛАМИНАРНОГО ПОТОКА ГАЗА
БЕЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Здесь представлены три основных аналитических метода определения точки
отрыва ламинарного слоя.
1.1. МЕТОД ХОУАРТА
Хоуарт [6] исследовал влияние сжимаемости на отрыв в случае, когда
скорость основного потока, начиная от критической точки, возрастает до
максимума и затем уменьшается. Выяснилось, что при таком распределении
скорости отрыв в потоке газа происходит раньше, чем в потоке жидкости. В
этом методе используются уравнения неразрывности, количества движения,
энергии, а также функция тока. Аналогичные результаты были получены
Коупом и Хартри [7], но их метод связан с трудоемкими расчетами на
вычислительных машинах. Кроме того, работа Хоуарта [6] имеет более
непосредственное отношение к отрыву, чем метод Коупа и Хартри. В расчетах
предполагалось, что ц оо Т и Pr = 1.
232
ГЛАВА VJ
Основные уравнения:
?(р"О + -?(р"0 = О,
да . ди __ 1 др 1 д / ди \ др ^
U дх ду р дх р ду V ду ) ' ду
Функция тока ф вводится следующим образом:
<9гЬ <9гЬ
pW = ps^-, PK=-Ps-^,
где S означает некоторое стандартное состояние газа. Если ввести
преобразованную координату у в виде
о
и принять
Ч>(*. у) =(-?•) 1/2 х(х> у)'
=_Ps_/_р_\ 1/2 / дУ \
р \ ду )х р \ PS ) \дУ ) Х \ ду ) X
ИЛИ
_Ps_ ( Р \*/2 дх I р \ 1/2 рs_Js_^X_ __ дх
р \ps } dY \ ps ) Т ps р Т дУ дУ
и аналогично
= 1 Ps / Ps \ др
р \ дх ) У 2 PSP \ р I дх**
Предыдущая << 1 .. 72 73 74 75 76 77 < 78 > 79 80 81 82 83 84 .. 99 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed