Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
уступом, обращенным навстречу потоку (высотой около 2,5 см), и за
уступом, расположенным в направлении потока, при турбулентном режиме
течения и М. = 2,44 с измерениями профилей скорости, чисел Маха,
распределений давления, напряжения трения, теплоотдачи и коэффициента
восстановления. Поэтому в данном разделе будут рассмотрены только
характери-
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
23
стики отрывных течений, вызванных "углом сжатия" или падающим и
отраженным скачком уплотнения. Характеристики таких течений аналогичны
характеристикам течений около уступов. Затем еще раз вернемся к
рассмотрению течения в вырезе.
Эксперименты Чепмена и др. [7] в интервале чисел Маха 0,4-3,6 и чисел
Рейнольдса 4-103-5-106 (вычисленных по длине) показывают, что основным
параметром, влияющим на распределение давления в отрывном течении,
независимо от чисел Маха и Рейнольдса, является положение точки перехода
относительно точек отрыва и присоединения. При чисто ламинарном отрыве
точка перехода расположена ниже по потоку от области присоединения. Этот
тип отрыва потока является установившимся при сверхзвуковых скоростях
(фиг. 16) и в очень малой степени зависит от числа Рейнольдса.
Статическое давление в области отрыва больше при меньших числах
Рейнольдса. Такая тенденция имеет место не только при ламинарном и
переходном, но и при турбулентном течениях.
При отрыве переходного типа точка перехода расположена между точками
отрыва и присоединения потока. Течение этого типа в общем случае является
неустановившимся и часто в значительной степени зависит от числа
Рейнольдса (фиг. 17).
В области перехода часто наблюдается внезапное повышение давления,
особенно когда переход происходит лишь немного выше точки присоединения.
Наконец, при турбулентном отрыве при сверхзвуковых скоростях в общем
случае точка перехода расположена выше точки отрыва; отрывное течение
такого типа относительно установившееся по сравнению с отрывным течением
переходного типа; кроме того, влияние числа Рейнольдса на течение этого
типа проявляется в меньшей степени по сравнению с другими рассмотренными
типами течений (фиг. 18).
Было также установлено, что с ростом числа Маха устойчивость
оторвавшегося ламинарного слоя смешения также возрастает, а при
гиперзвуковых скоростях ламинарное отрывное течение полностью устойчиво.
Кроме того, было замечено, что при сверхзвуковых скоростях повышение
давления в точке отрыва и в области плато не зависит от причины,
вызывающей ламинарный отрыв (фиг. 19). Однако при турбулентном отрыве,
хотя повышение давления в точке отрыва не зависит от причины, вызывающей
отрыв, максимум приращения давления зависит от геометрии модели.
Измеренное Чепменом и др. [7] распределение давления в "угле сжатия" при
трех различных режимах течения показано на фиг. 20. Чисто ламинарный
режим имеет область плато с почти постоянным давлением. В переходном
режиме пограничный слой все еще остается ламинарным при отрыве, так что
повышение давления в точке отрыва почти такое же, как и при чисто
ламинарном отры-
24
ГЛАВА VII
ве, но переход обусловливает более высокое приращение давления перед
присоединением. Повышение давления в точке отрыва при турбулентном режиме
значительно выше, но плато давления в области отрыва отсутствует
вследствие повышения энергии жидкости, вызванного вихревым движением в
турбулентном слое.
¦тс/L
Фиг. 17. Отрыв переходного типа, М0 = 2,7 (влияние числа Рейнольдса на
распределение давления) [7].
S - приблизительное положение точки отрыва.
Такое распределение давления при обтекании "угла сжатия" аналогично
распределению давления перед уступом, что свидетельствует о существовании
некоторого качественного подобия, независимо от причины, числа Маха или
скорости потока (дозвуковой или сверхзвуковой).
Богдонов и Кеплер [12] получили распределения давления перед уступом,
обращенным навстречу потоку, при Мл " 3, оказавшиеся подобными
распределениям, полученным Чепменом
Ф и г. 18. Турбулентный отрыв; Мо = 2,7 (влияние числа Рейнольдса на
распределение давления) [7].
яг0
Фиг. 19. Независимость распределения давления от причины, вызывающей
ламинарный отрыв; М0=2,3, Re^=0,2 i0*01.i06 [7]. CS - криволинейная
стенка; СС - угол сжатия; S - уступ; х0 - расстояние от передней кромки
(начала взаимодействия); S - приблизительное положение точки отрыва.
26
ГЛАВА VII
и др. [7]. Предыдущие исследователи установили наряду с другими
явлениями, что при малой протяженности области отрыва градиент давления
выше, чем в области отрыва большой протяженности, и что большие изменения
в потоке могут быть вызваны небольшими изменениями возмущающих причин.
На основе предыдущих экспериментальных исследований было установлено, что
число Рейнольдса оказывает влияние на распределение давления в отрывных
сверхзвуковых течениях. Чепмену
Фиг. 20. Три режима обтекания угла сжатия (СС), Мо як 2,7 [7]. а -
ламинарный, СС 25°-2, М0 = 2,7, Неь = 0,033 -10"; б- переходный, СС 25°-
