Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
остановиться, перед тем как изменить движение на обратное
(&ZZZ
Свободная каверна открытого типа L/h,=7; йг/й,=0,7
Свободная каверна замкнутого типа /_/Л,=7,4;/72/й,= 0,5
Фиг. 29. Замыкание свободной каверны; М" = 2,8, Res = = 0,5-109
(турбулентный след) [8].
1 - веер волн разрежения; 3 - хвостовой скачок уплотнения; 3 - скачок
уплотнения; 4 - цилиндр в следе за телом; 5 - течение сжатия в свободном
следе; 6 - область смешения; 7 - горло следа; 8 - свободный след; 9 -
клин 4 : 1.
Фиг. 30. Критическая длина замыкания свободной каверны в переходном
режиме [8].
(c)моо=2,78, Rec=l,6-105, LD/hi = 6,0, Ьр/Л2 = 6,0; о = 2,78, Re,. = 0 ,70-
105, Ьд//!1 = 7,7, Lp/he = 6,0; # М", = 1,86, Rer
= 3 -105,
hjj/h± - 4,5, LF/ft2= 6,0.
Ljr/Лг =6,0; О = 2,78, Rec= 4-105, bD/hi= 4,5,
Фиг. 31. Типичное распределение давления по поверхности цилиндра в следе
за телом; М">= 2,78, Res = 0,5-10е [8].
Фиг. 32. Схема изобар на поверхности цилиндра в следе за телом при
различных значениях ЫНц М"= 2,8, Res = = 0,5-104 (значения давления
отнесены к местному давлению в невозмущенном потоке) [8].
40
ГЛАВА VII
и образовать открытую каверну). Кроме того, обратное течение не может
существовать до тех пор, пока начало области сжатия не проникнет в
дозвуковой участок области смешения или по
h,
Фиг. 33. Схема изобар в свободной области смешения и в свободном вязком
слое (значения давления, измеренного трубкой Пито, отнесены к местному
давлению в невозмущенном потоке) [8].
Индексы: 0 - набегающий поток; Е - внешний поток; Я - область смешения.
крайней мере в дозвуковое "горло". Есть основания предполагать, что когда
это происходит, каверна открывается. В "звуковой" точке на центральной
линии приращение давления над полным давлением торможения равно
СРа - рк)/рк " -|-Мсь " 0,6 при MCL " 1
(см. рА и p'r на фиг. 25).
Такое явление имеет место при "свободном взаимодействии". Неожиданно
оказалось, что значение этого приращения давления приблизительно
одинаково со значением приращения давления
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
41
при отрыве турбулентного пограничного слоя, хотя механизмы течений
совершенно различны. Наблюдаемое равенство критических расстояний для
свободных и ограниченных каверн представляется случайным в пределах
рассмотренного интервала чисел Рейнольдса. Для свободного следа
приращение давления (рА - роо) постоянно, в то время как для уступа,
обращенного навстречу потоку, эта величина зависит от Ycf- Кроме того,
уравнение (14) описывает фундаментальные свойства течений сжатия в следе.
Эксперименты со свободными следами подтверждают предложенный механизм
замыкания: так, в исследованном интервале чисел Маха критическая длина не
зависит от числа Маха. Изменяя длину хорды клина, можно варьировать число
Рейнольдса отрыва в переходной области, причем замыкание каверны
происходит в соответствии с уравнением (13).
Распределение давления
Рассмотрим теперь распределения давления в двумерных и осесимметричных
кавернах, приведем измеренные распределения давления и скорости в
двумерных ограниченных кавернах с полностью развитым турбулентным
пограничным слоем перед каверной при hi = h2, но при различных
конфигурациях поверхностей, вызывающих сжатие потока [8].
Двумерная каверна. На фиг. 34 приведены типичные распределения давления
по дну выреза, где ЫН (отношение толщины пограничного слоя к глубине
выреза) использовано в качестве параметра.
Давление в вырезе близко к постоянному, если вырез неглубокий, хотя в
середине каверны наблюдается слабый минимум. Толщина пограничного слоя -
важный фактор, влияющий на распределение давления. Изменения р/рт с
изменением blh в области отрыва и в области сжатия противоположны. В
области отрыва р/рх уменьшается с ростом L/h. В области сжатия pip оо
увеличивается с ростом Ык (фиг. 34). При неглубоких вырезах, когда 8/к >
1, давление в каверне больше статического давления в набегающем потоке.
Такой же результат был получен Томаном [19]. Этот результат Харват
объясняет тем, что по дозвуковой части толстого пограничного слоя от
области сжатия вверх по потоку и за передний край выреза распространяется
высокое давление, которое несколько оттесняет внешний сверхзвуковой
поток.
На фиг. 35 показана схема изобар. Вблизи Ткрит градиент давления
становится очень большим, а затем часто наблюдается плато давления
(характерное для области сжатия).
Распределение давления по задней стенке прямоугольного выреза показано на
фиг. 36.
Фиг. 34. а - влияние 6/А и L/h на распределение давления по дну выреза; б
- типичные распределения давления по дну выреза; М" = 2,78, Res = 1,5-10"
[вф
о?
Ofl 0,6 x/L
OJB
| Вырез (тип 2)
^Ч\\\\ЧЧЧЧЧЧ\ЧЧЧ\\ЧЧЧЧЧ\ЧЧ\ЧЧЧ^
Фиг. 35. Схема изобар, иллюстрирующая распределение давления по дну
выреза; ht = А2 = 6,35 мм, М. = 2,78, Re,4 = 1,5-10е, 6/А = 0,44 [8J.
1 - область отрыва, 2 - область присоединения; з - область сжатия.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
43
