Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
более эффективно, чем сжатие в одном скачке уплотнения, так как
обеспечивает более высокое местное полное давление. При
ламинарном течении давление в области присоеди-
1 7 - 0 5 0 7
Ф и г. 15. Взаимодействие на искривленной поверхности сжатия [2].
а-нет отрыва; б - небольшая область установившегося отрыва потока; в -
значительная область неустановившегося отрыва.
258
ГЛАВА VI
нения приблизительно то же самое, что и в области плато, а при
турбулентном течении оно составляет от половины до одной трети
максимального приращения давления. Влияние числа Рейнольдса на
индуцированный скачком уплотнения отрыв турбулентного потока от
двумерного угла сжатия показано на фиг. 17 и 18.
Видно, что при зарождающемся отрыве приращение давления зависит от числа
Рейнольдса, а угол поворота больше при меньших числах Рейнольдса и при
больших числах Маха. При числах
Турбулентное
течение
Ф и г. 16. Характеристики отрыва потока (пример отрыва перед наклонной
стенкой [5]).
а - профили скорости; б - физическая плоскость; в - местный коэффициент
трения; г - коэффициент давления; 1 - ламинарный пограничный слой; 2 -
скачки уплотнения; з - разделяющая линия тока; 4 - турбулентный
пограничный слой; 5 - невязкое течение; 6 - плато давления; 7 - отрыв.
Маха, больших указанных на кривых для данного угла отклонения, отрыва не
происходит, а меньшие числа Маха соответствуют отрыву потока.
Следовательно, с уменьшением числа Маха течение около такой поверхности,
как элерон или щиток (отклоненный на некоторый угол), при почти
постоянном числе Рейнольдса переходит от режима присоединенного течения к
отрыву. Наоборот, при увеличении числа Маха возможно отклонение
поверхности на больший угол без отрыва потока.
При индуцированном скачком отрыве ламинарного слоя и данном приращении
давления область отрыва будет больше, чем при
Ф и г. 17. Влияние числа Рейнольдса на приращение давления при
зарождающемся отрыве турбулентного потока перед наклонной стенкой [29].
Значками обозначены результаты перестроения кривых с фиг. 9 работы [29].
Reg0 = = h"6o/12vo> где и - скорость, 6 - толщина пограничного слоя,
индекс 0 соответствует условию перед началом взаимодействия. 1 -
приблизительный минимум Reg0 для турбулентного течения при взаимодействии
(фиг. 8 работы [29]).
Ф и г. 18. Влияние числа Рейнольдса на угол отклонения потока при
зарождающемся отрыве турбулентного потока перед наклонной стенкой.
Значками обозначены результаты перестроения кривых с фиг. 9 работы [29].
1 - приблизительный минимум Reg для турбулентного течения при
взаимодействии (фиг. 8 работы [29])
17*
260
ГЛАВА VI
отрыве турбулентного слоя, так как приращение давления, вызывающее отрыв
ламинарного и переходного пограничного слоев, намного меньше, чем для
турбулентного пограничного слоя.
В случае ламинарного пограничного слоя на искривленной поверхности
соотношение (47) можно изменить в соответствии с конкретными свойствами
поверхности. Гребер [34] изучил этот случай на примере простой модели со
слабым скачком уплотнения, которая показана на фиг. 19.
Приращение давления, вызванное падающим скачком уплотнения и отклонением
невязкого потока, соответствует действительному отклонению потока 2ц>,
вызванному в точке А скачком уплотнения и расширением. Приращение
давления, действующее на
пограничный слой, меньше на величину, которая требуется для отклонения
потока на угол, равный изменению наклона поверхности 0. Так как величине
СРаармкд в соотношении (47) должно соответствовать приращение давления,
приложенное к пограничному слою, то в случае искривленной поверхности
интенсивность скачка больше, чем в случае плоской поверхности, для
которой справедливо соотношение (47). Гребер [34] показал, что
интенсивность скачка, при которой начинается отрыв потока, увеличивается
с увеличением кривизны выпуклой поверхности, хотя величина приращения
давления на поверхности уменьшается с увеличением кривизны.
Куэн [29] экспериментально показал, что в случае турбулентного течения
приращение давления, допускающее безотрывное обтекание, для искривленной
поверхности больше, чем для поверхности с изломом. При больших отношениях
давления в потоке около выпуклой искривленной поверхности часто внезапно
возникает область нестационарного отрывного течения большого размера. Это
наблюдение важно в том смысле, что при малом отношении давлений область
отрывного течения устойчива и медленно увеличивается не только около
гладких плавно изогнутых поверхностей, но и в других случаях
взаимодействия.
Отрыв потока перед уступом - самый простой случай определения приращения
давлений, при котором возникает отрыв, поскольку перед уступом всегда
существует отрыв независимо от отношения давлений или высоты уступа, если
только эта высота не слишком мала по сравнению с толщиной пограничного
слоя.
Фиг. 19. Углы отклонения потока на выпуклой поверхности [2].
ОТРЫВ ПОТОКА ГАЗА
261
3.2. ПОВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ДО ПОСТОЯННОГО ЗНАЧЕНИЯ
