Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
составляющей средней скорости, интенсивности турбулентности и напряжения
турбулентного трения; h/b = 1,0, иоо -- 28 м/с [3].
при и а, = 64 м/с и 0,006 при и " = 22,8 м/с, хотя необходимы более
тщательные измерения поверхностного трения. Величина коэффициента
поверхностного трения на два порядка меньше, чем коэффициентов давления
или сопротивления давления.
Вкратце исследования течений в вырезах можно охарактеризовать следующим
образом.
В вырезе квадратного сечения наблюдается тенденция к образованию одного
устойчивого вихря. Эта тенденция, по-видимому, не слишком сильно зависит
от состояния пограничного слоя перед вырезом, но давление и силы,
создаваемые потоками, могут зависеть от состояния пограничного слоя.
Приращение сопротивления, обусловленное вырезом, почти полностью
определяется давлением на стенках. Силы трения, которыми можно пренебречь
при определении равновесного положения вихря, могут играть некоторую роль
при оценке устойчивости.
20
ГЛАВА VII
Вихрь образуется вследствие отклонения части оторвавшегося пограничного
слоя внутрь выреза. Это отклонение происходит вблизи задней кромки выреза
и создает относительно высокое давление на стенке выреза в окрестности
этой точки [3, 6].
В работе [6] не отмечена важность влияния перехода пограничного слоя на
отрывное течение, как это сделано в работах [7, 8] для сверхзвуковых
течений, вероятно вследствие того, что В исследованном интервале
скоростей переход не имел места.
ос, см
Фиг. 14. Распределения в нескольких поперечных сечениях выреза продольной
составляющей средней скорости, интенсивности турбулентности и напряжения
турбулентного трения; h/b = 0,4, в,о = 28 м/с [3].
Мы рассмотрим этот вопрос несколько позднее. В заключение, однако,
следует отметить, что процесс перемешивания диссипативного и основного
внешнего потоков относится к важным явлениям для течений в вырезах и
около уступов при дозвуковых и, как это будет видно из дальнейшего,
сверхзвуковых скоростях и что трение в области смешения достигает
достаточной величины, чтобы уравновесить сопротивление давления.
1.2. АКУСТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ИЗ ВЫРЕЗА
Вырез может вызывать сильное акустическое возмущение при дозвуковых и
сверхзвуковых скоростях и ламинарном или турбулентном пограничном слое
перед вырезом. Кришнамарти [9] исследовал акустическое поле в интервале
чисел Маха от 0,25 до 1,5 е помощью теневых методов, интерферометрических
методов и термоанемометров. Исследуемая модель двумерного прямоугольного
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
21
выреза показана на фиг. 15. Было установлено, что частота звука на
постоянной глубине выреза обратно пропорциональна ширине выреза, но
зависимость ее от глубины не исследовалась. Характер акустического поля
излучения зависит от типа пограничного слоя, размеров выреза и скорости
(или числа Маха) набегающего потока. При заданном числе Маха поле
излучения слабее в случае турбулентного пограничного слоя перед вырезом,
чем в случае ламинарного пограничного слоя перед тем же вырезом. В
последнем
127
89
Неподвижная
пластина
/
Перемещаемая
пластина
\
],27
Термоанемометры *
200
Фиг. 15. Схематическое изображение модели [9]. Примечание. Размеры даны в
мм.
случае волны четко выражены и хорошо видны на искровых теневых
фотографиях, в то время как в случае турбулентного пограничного слоя
волны слабые и размытые. Акустическое излучение из выреза представляет
собой типичный пример преобразования потерь механической энергии потока,
обусловленных трением, в акустическую энергию. Частота / при данном числе
М <" и температуре торможения Ts обратно пропорциональна ширине выреза Ъ,
так что / = а (1/Ь), где а - постоянный коэффициент пропорциональности,
который для турбулентного потока меньше, чем для ламинарного.
1.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ ГАЗА
В последнее время серьезное внимание уделяется исследованиям отрывных
течений, вызываемых телами различных геометрических форм, движущихся со
сверхзвуковой скоростью. При ги-перзвуковых скоростях оторвавшийся
ламинарный пограничный
22
ГЛАВА VII
слой остается таковым на значительном расстоянии и, возможно, более
устойчив, чем присоединенный слой. После присоединения слой может по-
прежнему оставаться ламинарным, как это было установлено при исследовании
обтекания цилиндрической модели с полусферической носовой частью и с
иглой при М" = 14 [10].
1.3.1. Отрывное течение газа, вызванное "углами сжатия", а также
падающими и отраженными скачками уплотнения
Распределения давления в ламинарных, переходных и турбулентных отрывных
течениях, вызванных уступами, обращенными навстречу потоку или
расположенными в направлении потока,
Фиг. 16. Ламинарный отрыв, М0 = 3,0 (влияние числа Рейнольдса на
распределение давления) [7].
L - длина от передней кромки до излома поверхности.
были рассмотрены в гл. I со ссылками на эксперименты Чепмена и др. [7].
Кроме того, в гл. I упоминались также исследования [11] течений перед
