Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
1.0
О, В 0,6
' 0,4
си м" 0 1 И" =2,9 М",=3,5 "-?.] 8{h=A5 b/h-22 S/h
=2.3
А / о
1 р / 1 г"
*5 /</7 0' Тип 1
ц V 8Т| У
\\ у/////;;;// 1
1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
У дна выреза давление почти постоянно, но на кромке уступа градиент
давления довольно значителен, что свидетельствует о восстановлении
динамического давления в той части внешнего потока, которая попадает на
уступ.
Осесимметричные каверны. Что касается осесимметричной каверны,
образованной между конической иглой и тупым телом
за ней, то при обработке данных с использованием высоты квазидвумерного
уступа между внешним радиусом тела и иглой оказывается, что
осесимметричная каверна замыкается при такой же критической длине, что и
двумерная каверна. Для вырезов на цилиндрических телах и для тел с иглами
аналогичные наблюдения сделаны в широком диапазоне отношений радиусов
иглы и тела [16, 17].
Однако замыканию течения в осесимметричной каверне присущ значительный
гистерезис, когда оно соответствует большим отношениям hjhi, например
AZ^/Z^i = 12 и; = = 20 [18]. Для двумерных выступов нет аналогичных
данных. Хотя измерения давления в осесимметричных течениях
немногочисленны, тем не менее можно сказать, что в обоих случаях основные
тенденции аналогичны, но различаются количественно.
Николл [20] измерил давление и коэффициенты теплоотдачи при ламинарном
течении в осесимметричном вырезе на модели {фиг. 37) при нулевом угле
атаки в интервале гиперзвуковых скоростей 11 < Мсо ^ 20,1 и интервале
чисел Рейнольдса 2,36 -105 ^ < Re/см < 5,35-105.
Давление в открытой каверне меньше, чем на поверхности конуса, и зависит
от длины и глубины выреза (фиг. 38).
Горизонтальная координата х - расстояние вверх или вниз по потоку,
измеренное от точки присоединения вдоль образующей
Фиг. 36. Типичное распределение давления по задней стенке прямоугольного
выреза [8].
-а -переменные величины Мо и 6/Л; б - переменная величина L/h.
44
ГЛАВА VII
исходного конуса. В наиболее глубоком вырезе давление постоянно на
поверхности дна, причем сжатие происходит на участке,
Фиг. 37. Схема модели.
Примечание. Размеры на модели указаны в мм.
Размеры вырезов L, мм 8 8 16,0 16,0 16,0 32,0 32,0 32,0
D, мм 3,2 2,4 3,2 2,4 1,6 3,2 2,4 1,6
L/D 2,5 3,33 5,0 6,67 10,0 10,0 13,33 20,0
составляющем 10% от длины выреза, вблизи области присоединения. Однако с
увеличением отношения длины к глубине на поверхности дна возникает
градиент давления, а сжатие происходит
Фиг. 38. Распределение давления по поверхности выреза; ро = =28,1 кгс/см2
[20].
Обозначения L, мм Х>, мм L/D А 16 3,2 5
А 16 1,6 10
? 32 1,6 20
Фиг. 39. Давление на дне выреза в зависимости от относительного
превышения e/D задней кромки выреза над поверхностью конуса [20]. р0>
кгс/см8; О 28,1, А 49,2, П 70,3..
на всем протяжении выреза. Течение в области присоединения зависит от
геометрической формы модели в этой области. Хотя скругление кромки выреза
в области присоединения практически
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
45
не влияет на распределение давления, изменение высоты задней кромки
относительно передней влияет на распределение давления по поверхности дна
выреза (фиг. 39).
Для сравнения на фиг. 39 приведено также давление, соответствующее
разрежению или слабому сжатию в простой волне Пранд-тля - Майера. Видно,
что давление на дне выреза меньше соответствующего течению Прандтля -
Майера до e/D = - 0,2 (где, как показано на фиг. 40, в - высота задней
кромки выреза над поверхностью исходного конуса). При дальнейшем
понижении
Фиг. 40. Распределение давления; L = 16 мм, D = 3,2 мм, eJD = -0,4 [20].
Ро кгс/см2: О 28,i, Д 49,2, ? 70,3.
задней кромки давление на дне повышается. Это можно объяснить следующим
образом; при понижении задней кромки статическое давление на разделяющей
линии тока падает, так как течение проходит через веер волн расширения в
области отрыва, следовательно, полная энергия течения вдоль разделяющей
линии тока также падает и ее оказывается недостаточно, чтобы обеспечить
присоединение в нормальной точке присоединения и развернуть поток обратно
внутрь каверны. В результате поток присоединяется ниже по течению, причем
характеристики течения аналогичны наблюдаемым при обтекании уступа,
расположенного по потоку (фиг. 40).
Влияние толщины пограничного слоя, геометрии выреза и числа
Маха
В общем случае, когда 8/h возрастает, все градиенты выравниваются, по-
видимому, вследствие уменьшения переноса количества движения в вырез.
Распределение давления в вырезе не всегда зависит от формы заднего
уступа.
46
ГЛАВА VII
Над каверной открытого типа возможны два вида течения. В случае длинного
выреза свободный вязкий слой постепенно "поджимается" вдоль криволинейной
траектории после начального расширения внутрь каверны. Возрастающее
давление отражается от дна, количество движения внутренней части слоя
смешения поглощается, в результате чего не происходит восста-
