ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эмпирический метод расчета турбулентного пограничного слоя с заданным распределением давления во внешнем потоке из "Механика жидкости и газа Издание3 " Наличие во внешнем потоке, а следовательно, и в пограничном слое заданного распределения давления значительно усложняет задачу расчета турбулентного пограничного слоя. Особенные трудности возникают прн рассмотрении движения в диффузорной части пограничного слоя, где наличие положительной производной д,р1йх вызывает дополнительный к эффекту трения о стенку тормозящий эффект перепада давления, обратного направлению потока. [c.764] Изложенный в предыдущем параграфе простой эмпирический прием, оказавшийся пригодным для расчета сопротивления трения в турбулентном пограничном слое на пластине с характерными для нее гладкими профилями скоростей в сечениях слоя, станет недостаточным при появлении нового фактора — обратного перепада давления. При одном взгляде на семейство кривых, показанное на рис. 260, можно сразу заметить характерное для диффузорного участка пограничного слоя возникновение на профилях скорости перегибов, все более и более ярко выраженных при приближении к точке отрыва. Отрыв турбулентного пограничного слоя располагается гораздо ииже по потоку от начала диффузорной области — точки минимума давления, — чем отрыв ламинарного пограничного слоя. Физически это объясняется тем, что турбулентное трение между отдельными и-сидкими слоями внутри пограничного слоя значительно интенсивнее, чем трение в ламинарном пограничном слое при прочих равных условиях это усиливает увлечетю внешним потоком пристеночной жидкости и приводит к затягиванию отрыва. Аналогичным объяснением служит большая заполненность турбулентных профилей скорости по сравнению с урезанными ламинарными профилями, что имеет следствием перераспределение кинетической энергии в сторону ее увеличения в пристеночных слоях и является причиной затягивания отрыва. Ламинарный пограничный слой, как правило, отрывается в небольшом по сравнению с турбулентным слоем удалении от точки минимума давления. Большая продольная протяженность диффузионной области турбулентного пограничного слоя и сравнительно с ламинарным слоем значительное удаление точки отрыва от точки минимума давления служит одной из причин трудности теоретического предсказания расположения точки отрыва иа поверхности тела. [c.764] СЛОЯ на внешний поток. Это обратное влияние заметно искажает общую картину обтекания тела и не позволяет задавать наперед внешнее распределение давления. Только задачи слабого взаимодействия, соответствующего безотрывному течению, поддаются расчету что же касается сильного , сопровождающегося отрывом взаимодействия, то оно до сих пор представляет непосильную задачу. Особенно сложны нестационарные явления попеременного отрыва турбулентного пограничного слоя то с одной, то с другой стороны плохообтекаемого тела (автоколебания фабричных труб, перископов подводных лодок и др.) или со стенок плоского диффузора. [c.765] Существует подтверждаемое опытом мнение, что вообще не существует плоского отрыва. При плоском обтекании цилиндрического тела вблизи отрыва возникают поперечные, параллельные образующим цилиндра токи, заметно искажающие явление плоского отрыва. [c.765] Наконец, можно отметить еще многочисленные другие стороны явления отрыва турбулентного пограничного слоя его специфическую нестационарность, способствующую размыву области отрыва, возможность последующего за отрывом обратного прилипания пограничного слоя к пов-ерхиости тела, сопровождающегося образованием замкнутых отрывных областей, иногда трактующихся как скользящий по поверхности тела отрыв, и др. [c.765] Сложность механизма турбулентного движения, особенно в диффузорном участке пограничного слоя, не позволяет создать рациональный метод теоретического описания этого важного для практики явления. Поэтому сохраняют свою ценность простые эмпирические приемы количественной оценки процессов, происходящих в турбулентном пограничном слое, и, в первую очередь, предсказания расположения точки отрыва, а в режиме безотрывного обтекания — определения сопротивления тела. [c.765] Обратимся к рассмотрению одного из таких приемов, представляющего естественную аналогию изложенного в предыдущей главе параметрического метода расчета ламинарного пограничного слоя и основанного на допущении о некотором приближенном подобии этих двух столь различных между собой явлений ). [c.765] Уравнение (174) по форме ничем ие отличается от своего ламинарного аналога (180) гл. IX, которое являлось основным для расчета ламинарного пограничного слоя. Различие заключается лишь в виде функцнональной зависимости F(i), представленной равенством (179) гл. IX для ламинарного слоя и равенством (175) настоящей главы для турбулентного слоя. Если в последнем равенстве положить //г = 1, что соответствует ламинарному слою, то правые части (175) и (179) гл. IX совпадут. [c.767] Фупкщпо G(Re ) определим различным образом для удаленной от точки отрыва области, состоящей нз всей конфузорной зоны и той части диффузорной, где влияние обратного перепада давления еще незначительно, и области вблизи отрыва — предотрывпой области пограничного слоя. [c.767] Легко видеть, что численное значение коэффициента пропорциональности здесь несущественно, так как изменение этого коэффициента вызовет пропорциональное изменение С и f, но не повлияет на т, и следовательно, приведет к такому же изменению f (/), а при этом вид уравнения (174) не нарушится. [c.768] Согласно принятому уже ранее для пластины условию смыкания ламинарного и турбулентного пограничных слоев величина Не должна быть рассчитана по теории ламинарного пограничного слоя. [c.769] Определив таким образом Тго или С/ в функции от х и просуммировав по поверхности крыла проекции элементарных сил трения %п4х на направление набегающего потока, определим полное сопротивление трения крыла. [c.769] Можно уточнить только что излол енный метод расчета, используя дополнительные эмпирические данные или продолл ив аналогию с ламинарным пограничным слоем. [c.770] Лойцянский, Приближенный метод расчета турбулентного пограничного слоя на профиле крыла, Прикл. матем. и мех., т. IX, 1945, 433—448. [c.770] Вернуться к основной статье