Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
н ч 1------1---1±
8 9 Ю 11 12 13
10 11 12 % хорды
-I-------+------±-------II-
Расстояние вдоль поверхности от передней кромки, см
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
205
5. Распределение давления становится таким, что поток присоединяется
при достаточно малом значении a [1].
В случае тонкого профиля явление Гистерезиса при изменении числа
Рейнольдса, обнаруженное Маккаллохом [7], можно объяснить следующим
образом: предположим, что на тонком профиле при большом числе Рейнольдса
образуется короткий пузырь; затем при уменьшении числа Рейнольдса в
некоторый момент образуется длинный пузырь. В результате происходит
перераспределение давления и Нед§ уменьшается, ёсли теперь снова
увеличивать число Рейнольдса, пузырь укорачивается до тех пор, пока не
будут достигнуты первоначальные условия, но при более высоком значении
числа Рейнольдса. Явление гистерезиса при изменении угла атаки, но
постоянном значении числа Рейнольдса объясняется аналогичным образом. В
этом случае возврат к короткому пузырю происходит при значительно меньшем
угле атаки, чем разрушение пузыря [11.
2. КРИТЕРИЙ ОТРЫВА ЛАМИНАРНОГО ПОТОКА
С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
На основе экспериментальных данных для профилей был установлен простой
эмпирический критерий отрыва ламинарного потока с передней кромки.
Голт [8] исследовал аэродинамические характеристики двумерного профиля
NACA 63-009 при числе Рейнольдса Re = 5,8 -10е (вычисленном по длине
хорды) и числе Маха М" = 0,167. В результате был получен критерий
ламинарного отрыва с передней кромки
^РЭ ^Рмакс ^ ОДГ где Ср - коэффициент давления, определяемый по формуле
Ср == (PfOO Р)((^2Р °°^оо) ,
я Pt<*> - полное давление набегающего потока.
Оуэн и Кленфер [9] более подробно исследовали отрыв с передней кромки
профилей NACA 63-009, 63-012, 64А-006, 65-3-018, 66-2-016, 66-3-018 и
клиньев в интервале значений числа Рейнольдса Ree| от 400 до 4883, углов
атаки от 0 до 10° и углов клина от 5 до 12°.
Они установили, что критерием отрыва ламинарного потока с передней кромки
может служить постоянное отношение скоростей ие$1иеаакс- 0,95 (фиг. 3). В
соответствии с экспериментальными данными'Голта [8] это отношение
составляет 0,94. Хотя указанный критерий справедлив только для двумерных
профилей, эти же результаты можно использовать и применительно к тонким
стреловидным крыльям 18]. Результаты измерений [10] на про-
206
ГЛАВА IX
филе исходной и модифицированной форм (профиль "с отклоненным носком"
крыла с большой подъемной силой) подтвердили выбранный критерий отрыва. В
качестве окончательного числового значения предложена величина 0,94 (фиг.
4).
2,5
tG.
2.0
1.5
1.0
0,5
/ /
-ЛИ \ \
\ \ \ г
у г-/ /
/ /
/ / /
0,5 1,0
7,5 2 fi
0вМ8КС
Зр
Фиг. 3. Соотношение между скоростью в точке отрыва и максимальной
скоростью [9].
и^- скорость набегающего потока; иемакс -максимальная скорость на
профиле; ueg-скорость в точке отрыва; О профиль NACA 64А006 [NACA TN 1923
(1949)], X профиль NACA 63-009 [8]; Л профиль NAGA 63-012 [NACA TN 2338
(1951)1.
Отклоненный носок одного из исследованных профилей схематически изображен
на фиг. 5.
Профиль с отклоненным носком имеет меньший радиус носка, чем исходный
профиль. С помощью такого простого изменения конфигурации носка можно
затянуть или предотвратить ламинарный отрыв с передней кромки при
соответствующем отклонении закрылка. Испытания модели проводились при
скорости потока воздуха 16-24 м/с с отклонением и без отклонения
закрылка. Критерий иед /иемакс = 0,94 может быть использован при
отклонении и без отклонения закрылка независимо от значений углов атаки и
формы профиля. Однако, если на криволинейной поверхности существенно
влияние центробежных сил, создающих большую подъемную силу, этот простой
критерий может оказаться несправедливым.
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
207
3. РАЗРУШЕНИЕ ВИХРЕЙ, СХОДЯЩИХ С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
Разрушение вихрей происходит как в закрученном потоке в трубе, так и на
стреловидном крыле. Это явление связано с отры-
Фиг. 4. Соотношение между скоростью в точке отрыва и максимальной
скоростью f 10].
Л исходный профиль без закрылка; о исходный профиль с отклоненным
закрылком; О профиль с отклоненным носком без закрылка; О профиль с
отклоненным носком и отклоненным закрылком.
вом потока. Была предпринята попытка рассмотреть разрушение вихрей с
образованием турбулентности как результат взаимодей-
(Ю].
Исходный профиль UAS 35В, длина хорды с = 1,6 м, радиус носка г/с = 2%.
ствия пограничного слоя, оторвавшегося от верхней поверхности крыла, со
сворачивающимся вихревым слоем, сходящим с передней кромки [11], однако в
дальнейшем этот фактор перестали считать существенным для разрушения
вихрей. Рассмотрим вкратце явление разрушения вихрей, сходящих с передней
кромки, ввиду его практической важности, а также для более глубокого
понимания отрыва потока. Основные особенности этого
208
ГЛАВА IX
явления были выявлены Роен [121, Маскеллом [13] и Джонсом 114].
