Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
Тогда уравнение (10) принимает вид
ИЛИ
т 18 k (11)
где L - расстояние в направлении х от начала пограничного слоя до точки
на теле, в которой толщина или радиус тела равны (ив которой должно быть
выбрано значение е.
Так как I = L- t cos Я, уравнение (11) дает теоретическую зависимость ф,
Я или СР1 от толщины препятствия, если пограничный слой перед областью
отрыва либо полностью ламинарный, либо полностью турбулентный. Угол
отрыва Я и угол скачка уплотнения ф графически представлены на фиг. 22 и
23 как функции t!L с М0 в качестве параметра в предположении е =1 .
t/L
Фиг. 22. Угол отрыва X в зависимости от относительной толщины тела t!L
(двумерное течение) [49].
турбулентный пограничный слой (т| = п = 7);--------------- ламинар-
ный пограничный слой: Мв - число Маха набегающего потока.
i/i
Фиг. 23. Угол скачка уплотнения ф в зависимости от относительной толщины
тела tlL (двумерное течение) [49].
---------турбулентный пограничный слой СП = п = 7);-------ламинарный
пограничный слой.
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
229
Результаты показывают, что для каждого значения М0 существует
максимальное значение tIL, выше которого данная теория не дает решения.
Максимальное значение tIL получено из условия, что при отрыве
пограничного слоя достигается максимально возможный угол отклонения
потока, соответствующий присоединенному косому скачку уплотнения. Так как
при малых значениях t!L становится существенным влияние взаимодействия
пограничного слоя с косым скачком уплотнения, представляет интерес анализ
Меккеля для больших чисел Маха, когда отрыв клиновидного тина возможен
при довольно больших значениях t!L.
6.4. ОТРЫВ ПОТОКА НА ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ТУПЫХ ТЕЛАХ О ВЫСТУПАЮЩЕЙ ИГЛОЙ ПРИ
НУЛЕВОМ УГЛЕ АТАКИ
Модели для исследования этой проблемы имеют вид осесимметричных тел с
различными затуплениями и тонкими стержнями (иглами), установленными
перед этими телами. Примеры таких моделей с иглами и без них показаны на
фиг. 24-36. Затупление носовой части может варьироваться за счет
изменения площади плоского участка носовой части от нескольких процентов
до 100 относительно максимальной площади поперечного сечения модели. Игла
может иметь форму цилиндра с коническим заострением, цилиндра с плоским
торцом или состоять из нескольких цилиндров различных диаметров. Длины и
диаметры игл различны. Течение около таких тел подобно двумерному,
описанному в разд. 5.3, за исключением, например, пульсирующего течения.
Одно из основных качественных различий между двумерным и осесимметричным
течениями заключается в том, что переход от одного типа отрыва к другому
в первом случае сопровождается пульсирующим течением, в то время как во
втором случае неета-ционарность не наблюдалась [49]. При нулевом угле
атаки были измерены [46] угол отрыва и распределение давления на
поверхности тупого тела при М" = 1,96 и Re/см = 1,3-10\ Распределения
давления и скорости, а также коэффициенты сопротивления и теплопередачи
для тупых тел при М " = 12,7 - 14,0 и Re/см =0,29-10е определены
экспериментально [54].
5.4.1. Угол отрыва и распределение давления по полусферической
носовой части при М. = 1,96
В случае почти установившегося конического течения при отрыве на изломе
поверхности иглы или в какой-либо другой точке ее ловерхности угол
конической области отрыва при М " = 1,96 возрастает с ростом угла
конического скачка уплотнения (фиг. 37), причем измеренные значения
согласуются с теоретическими, приведенными в таблице Копала [57], хотя
измеренные значения
Фиг. 24-36. Обтекание тупого осесимметричного тела с выступающей тонкой
иглой [46].
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
231
в общем случае несколько меньше, чем теоретические. Соотношение между
углом конического скачка уплотнения и углом отрыва ее зависит от формы
тупого тела. На фиг. 38 приведено распределение давления, измеренное при
условиях обтекания, соответствующих фиг. 30 и углу конической области
отрыва 16,7°.
Из фиг. 38 видно, что при малых значениях угла 0, отсчитываемого от
передней критической точки, измеренное давление на полусферической
носовой части немного ниже расчетного,
70
во
d. so
40
30
О 70 20 30 АО
Фиг. 37. Соотношение между углом конического скачка уплотнения и углом
конической области отрыва [46].
1 - максимальное значение Я. для присоединенного скачка уплотнения;
2 - условие, соответствующее М - 1 на границе застойной области;
О полусферический носок; ? плоский носок.
однако при 0 > 30° в окрестности линии сопряжения полусфет рической
носовой части с цилиндром становится существенным влияние сжатия потока,
сопровождающегося быстрым ростом давления. Максимальное значение давления
р/ре = 0,35 достигается при 0 50°. Затем давление быстро падает до
минималь-
ного значения сразу за линией сопряжения. Значительный рост давления
имеет место между скачком уплотнения и поверхностью тела.
По измеренному распределению давления, приведенному на фиг. 38, был
