Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
эксперимент не подтверждает этот вывод.
б.б. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ТУПОГО ТЕЛА И ИГЛЫ НА ОТРЫВ ПОТОКА
ПРИ НАЛИЧИИ УГЛА АТАКИ
Большинство экспериментальных исследований проводилось для цилиндров с
плоскими торцами или полусферическими носовыми частями с выступающими
иглами, имеющими коническое заострение. Основные свойства потока около
тел таких геометрических форм были описаны выше. Рассмотрим теперь
влияние других форм тел и свойства потока при угле атаки, отличном от
нуля, поскольку изучение влияния ненулевого угла атаки на
аэродинамические характеристики необходимо для обеспечения безопасных и
эффективных летных характеристик аппаратов.
5.5.1. Влияние формы иглы и носовой части тупого
тела на характеристики потока
Для выяснения влияния формы иглы и носовых частей на характеристики
потока проведены эксперименты [48, 51, 52, 62, 63].
На фиг. 53 сравниваются коэффициенты сопротивления цилиндра с плоским
торцом и с иглой, имеющей коническое заострение (полуугол конуса 10°), и
такого же цилиндра с иглой того же диаметра, но без заострения при
нулевом угле атаки [52].
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
251
Как видно ив фиг. 53, при всех длинах игл Св несколько больше в случае
иглы с коническим заострением по сравнению с тупой иглой. При М "о = 2,5
и lid = 2,4 Св = 0,28 для заостренной иглы и Св - 0,27 для тупой. При lid
- 3 значения Св соответственно равны 0,394 и 0,342. Заострение иглы
практически не влияет на характеристики потока в интервале значений М" от
1,61 до 1,81 [48].
Бестол и Тернер [62] проводили эксперименты на моделях с иглами, имевшими
заостренные концы и конусообразные насадки при М" = 1,5; 1,6 и 1,8 и
нулевом угле атаки. Заострен-
ий
Фиг. 53. Влияние формы конца иглы [52].
ный конец имел форму оживала с максимальным диаметром, равным диаметру
иглы. Конический насадок (полуугол конуса 15, 30 и 40°) имел диаметр
основания несколько больший, чем диаметр иглы. (Один из насадков показан
на фиг. 55.) Из зтих трех насадков наиболее эффективным для уменьшения
сопротивления тупого тела оказался конус с полууглом 15°. На фиг. 54 и 55
сравниваются аначения Св тупого тела с иглой, имеющей заострение ожи-
вальной формы и конический насадок с полууглом 15°.
Из фиг. 54 и 55 видно, что игла с коническим насадком может в большей
степени уменьшить сопротивление, чем игла с заострением оживальной формы,
хотя диаметр основания такого насадка больше диаметра острой иглы.
Рассмотрим теперь влияние формы тупого тела. Джонс [63] определил
сопротивление с помощью весовых испытаний и вычислил коэффициенты
сопротивления осесимметричных тел, отнесенные к площади максимального
поперечного сечения. Тела различались только отношением диаметра носовой
части гп (без
252
ГЛАВА IX
иглы) к радиусу цилиндра. Испытания проводились при М", = = 2,72 и Re/см
= 0,73-10(r) при нулевом угле атаки. Формы исследованных моделей показаны
на фиг. 56.
Модель 1 имеет форму, соответствующую минимальному коэффициенту волнового
сопротивления для заданной относительной толщины в соответствии с теорией
тонкого тела [64]. Отношение длины модели к диаметру донного среза равно
4,0, координаты
Фиг. 54. Сопротивление цилиндра с плоским торцом и вы" ступающей иглой с
заострением оживальной формы [62].
ее образующей задаются в виде y2 = -^-[tVi - г2 + arc cos ( -f)),.
где t = 2 (SilSB) - 1, rB - радиус донного среза, Si - расстояние,
измеренное вдоль оси модели от ее носка, SB - длина исходной модели.
Значения отношений гп/гл составляют 1/*, V" и */*. Модель 5 является
комбинацией конуса с цилиндром при-
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
253
близительно такого же объема, как и модель 1, которая использовалась для
сравнения по сопротивлению с моделями других форм. Экспериментальные
значения CD представлены на фиг. 57.
Как видно из фиг. 57, если радиус носовой части меньше четверти
максимального радиуса сечения тупого тела, сопротивление возрастает
незначительно. Однако при дальнейшем увеличении радиуса носовой части
сопротивление возрастает быстро.
Фиг. 55. Сопротивление цилиндра с плоским торцом я выступающей иглой, на
которой установлен конический насадок с полууглом 15° [62].
Можно заметить, что сопротивление модели 2 (r,JrB - 0,25) почти такое же,
как сопротивление модели 5 (конус - цилиндр). Джонс не определял
аэродинамических характеристик этих моделей с иглами, но Хант [481 и
Олбум [51] произвели такие измерения для тупых тел различных форм при
наличии и при отсутствии иглы. Однако их результаты для одних только
тупых тел без иглы здесь представлены не будут, поскольку нас в боль-
101,6
а,
89,7
rn/rB
Фиг. 57. Влияние радиуса носовой части на коэффициент сопротивления [63].
76,2 25,4
Э
.Фиг. 56. Формы моделей [63]. а - модель 1 (исходная конфигурация); 6 -
модель 2, гп/гв = 0,25; в - модель 3, гл/гд = 0,50; г - модель 4, =
0,75; д - модель 5, конус-цилиндр.
Примечание. Все размеры моделей даны в миллиметрах.
ОТРЫВ ПОТОКА С ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ
