Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
плоским торцом, но только до 0,03 при l/d > 6 в случае цилиндра с
полусферической носовой частью.
Фиг. 43. Коэффициенты сопротивления тел с иглами различной длины [54]. О
цилиндр с плоским торцом; д цилиндр с полусферической носовой частью; #
неустановившееся течение.
5.4.3. Влияние чисел Маха и Рейнольдса
В данном разделе на основе экспериментальных исследований изучается
влияние чисел Маха и Рейнольдса на характеристики потока при нулевом угле
атаки.
Кроуфорд [58] выполнил экспериментальные исследования при Mo" = 6,8 на
моделях различных размеров в интервале чисел Рейнольдса от 0,12-10(r) до
1,5-10(r), вычисленных по диаметру полусферической носовой части; Дэниельс
и Иошихара [521
Red
Фиг. 44. Влияние числа Рейнольдса на коэффициент сопротивления давления
тел с полусферической носовой частью и выступающей иглой [58].
Фиг. 45. Влияние числа Маха [52].
238
ГЛАВА IX.
провели исследования при М", = 1,75, 2,0 и 2,50, но при одном значении
Re/м = 1,36 •Ю7.
Кроуфорд [58] измерил также интенсивность теплопередачи к телу с иглой,
но эта часть его работы рассматривается в гл. XI. В интервале чисел
Рейнольдса от 0,49-10е до 3,69 •10(r) в пограничном слое цилиндра с
полусферическим носком переход не наблюдается. Однако, если перед телом
установить иглу, переход происходит при числе Рейнольдса около 0,5-10е,
вычисленном
Фиг. 46. Влияние числа Маха 152].
по условиям в набегающем потоке и размеру тела [58]. Наименьшее значение
числа Рейнольдса перехода, вычисленное по условиям в набегающем потоке и
толщине пограничного слоя на теле с иглой, равно 0,06-106 при длине иглы,
равной половине диаметра цилиндра. Зависимости CD от Red для тела с иглой
и без нее приведены на фиг. 44.
Значения CD возрастают с увеличением Re^. С ростом длины иглы СD
уменьшается до минимума, а затем возрастает, если число Рейнольдса
достаточно велико, чтобы мог произойти переход, как в случае l/d = 4.
Такое возрастание сопротивления обусловлено соответствующим возрастанием
давления за отрывом переходного пограничного слоя [43]. Как видно из фиг.
44, значение Со при l/d = 1 близко к значению СD при l/d - 4, если
возникает переход.
Экспериментальные результаты для двух моделей с иглами (цилиндры с
плоским торцом и полусферической носовой частью) приведены на фиг. 45 и
46 [52].
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
239
CD определялся по формуле
f __ 7) , рд - ра
с°-5а+^Г-'
где q - скоростной напор набегающего потока, D - полное сопротивление,
измеренное на весах, А - площадь поперечного сечения тела, рв - донное
давление, ра - статическое давление набегающего потока.
Из фиг. 45 и 46 можно видеть, что качественно влияние длины иглы на
сопротивление одинаково для обеих форм тел при всех значениях числа Маха.
До некоторого значения длины иглы сопротивление падает и достигает
минимума. Затем CD внезапно возрастает на значительную величину и при
дальнейшем возрастании длины иглы остается постоянным или слегка
отклоняется от постоянного значения. Внезапный рост сопротивления
обусловлен переходом, наблюдавшимся также Кроуфордом [58]. Другие
исследователи не наблюдали такого внезапного роста сопротивления, по-
видимому, вследствие ламинарного характера пограничного слоя [54].
5.4.4. Исследования обтекания осесимметричного тела
с иглой при нулевом угле атаки
Здесь рассматривается сложная картина течения около осесимметричного тела
с иглой на основе материалов испытаний, выполненных при М", = 10 [59] и
нулевом угле атаки, а также при М" = 1,96 [46]. Вуд [59] изучал отрывные
течения фотографическим методом и теоретически исследовал область
взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем. Модели представляли
собой полые цилиндры из латуни диаметром 19 мм с выступающими иглами
различной длины диаметром 1,17 и 3,17 мм. Одна модель схематически
показана на фиг. 47.
Течение было ламинарным, и оторвавшийся вязкий слой имел прямолинейные
образующие, за исключением двух малых участков вблизи точек отрыва и
присоединения. Так как оторвавшийся вязкий слой образует почти коническую
поверхность, давление в направлении потока оказывается постоянным и может
быть оценено из известного решения Тейлора - Маккола для обтекания
конуса. Кроме того, благодаря нулевому значению градиента давления по
нормали к прямой линии тока давление в области отрыва такое же, как и во
внешнем потоке. Что касается присоединения на изломе поверхности тела, то
установлено, что хотя в некоторых случаях внешняя граница вязкого слоя не
касается тела, его внутренняя часть присоединяется и вызывает
значительный рост давления. Картина такого течения схематически
изображена на фиг. 48.
240
ГЛАВА IX
Скачок уплотнения всегда начинается вблизи излома поверхности.
Фоторегистрация при М ", = 10 позволила установить, что в зависимости от
длины иглы и угла конуса в случае цилиндра с конической носовой частью и
выступающей иглой существуют пять различных режимов течения (фиг. 49).
