ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гидродинамические силы. при ускоренном движе15-4. Лобовое сопротивление симметричных тел из "Механика жидкости " В этом параграфе мы рассмотрим осредненное по времени лобовое сопротивление тел, имеющих ось симметрии, параллельную направлению относительного движения тела в иевозмущенной жидкости. При этом осредненные характеристики сопротивления мы относим к постоянной (в среднем) скорости движения тела. В случае симметричных тел расположение линий тока осредненного по времени движения также обладает свойством симметрии относительно продольной оси тела. Поэтому и распределение напряжений на поверхности тела симметрично относительно направления движения, а осредненная поперечная (или подъемная) сила равна нулю. [c.399] Простейшим с геометрической точки зрения симметричным телом является очень тонкая плоская гладкая пластинка, расположенная параллельно направлению набегающего потока. Для лучшего понимания проблемы сопротивления полезно рассмотреть изменение полного лобового сопротивления, начав именно с плоской пластинки, а затем перейти к телам все возрастающей толщины. Кроме того, целесообразно рассмотреть отдельно двух- и трехмерные тела в безграничном потоке, когда коэффициенты лобового сопротивления будут зависеть только от геометрии тела и некоторого характерного числа Рейнольдса. [c.399] Влияние толщины. Влияние толщины на сопротивление тела, обтекаемого безграничной жидкостью, выявляется при рассмотрении семейства симметричных профилей, описываемых параметром ti , где — толщина профиля, взятая по нормали к направлению потока, а с — длина хорды профиля в параллельном потоку направлении. Отношение ti изменяется от нуля (плоская пластинка) до единицы (цилиндр). Примером такого семейства являются симметричные профили Жуковского, промежуточные формы которых получаются математически путем специального конформного преобразования (или отображения) окружности единичного радиуса. Это семейство профилей обладает тем свойством, что в случае потенциального обтекания поля скорости и давления, имеющие место при обтекании цилиндра, также могут быть преобразованы в поля скорости и давления при обтекании этих профилей. Таким образом, экспериментально измеренные распределения давления на таких профилях могут быть сопоставлены с распределениями давления, полученными из теории потенциального течения идеальной жидкости. [c.401] В диапазоне очень низких чисел Рейнольдса (Re l) поведение Со для цилиндра, как и следует ожидать, аналогично поведению Со при течении около сферы. Хотя для задачи об обтекании цилиндра также имеется аналитическое решение, однако диапазон его применимости слишком мал, чтобы иметь большое практическое значение. Когда число Рейнольдса становится больше примерно пяти, происходит отрыв ламинарного пограничного слоя. Как говорилось в 10-3, явление отрыва в рассматрнваемо.ч случае обусловлено обратным перепадом давления и кривизной границы. Распределение давления при потенциальном течении (рис. 15- 1) показывает, что вблизи 0 = 90° имеется сильный обратный перепад давления. При 5 Re 50 (Re=Vi/d/v) внутри области отрыва у кормовой части цилиндра устойчиво ра.сполагаются два вихря (зоны вращательного движения разных знаков. Прим. ped.), за которыми вниз по течению следует извилистый вихревой слой.. Область течения позади тела, в которой происходят изменения, обусловленные присутствием тела, называется следом. В выше упомянутом диапазоне чисел Рейнольдса след целиком ламинарный. [c.403] При более высоких числах Рейнольдса (60 Re 5 000) волны в следе растут по амплитуде и свертываются в дискретные вихри, как показано на рис. 15-6 [Л. 6]. [c.403] А — плоская пластинка Б — цилиндр. [c.404] ПИЯ точки отрыва быть не может, и распределение давления поэтому стабильно, а коэффициент сопротивления за пределами диапазона ползущих движений не должен зависеть от числа Рейнольдса. Эксперименты показывают, что в этом случае Сд = 2,0 (см. рис. 15-5). [c.407] Для тел конечного размаха (или удлинения) коэффициент сопротивления должен снизиться по сравиению с коэффициентом сопротивления соответствующего двумерного тела (тела бесконечного размаха или удлинения). Влияние относителыного удлинения на сопротивление круглых цилиндров и плоских пластинок, перпендикулярных потоку, можно видеть из табл. 15-1. Сравнение коэффициентов лобового сопротивления некоторых двух- и трехмерных тел приведено в табл. 15-2. [c.407] Имеются многочисленные экспериментальные данные по коэффициентам сопротивления как для двумерных, так и для трехмерных тел. Общий обзор этой информации дан Горнером [Л. 14]. [c.410] Вернуться к основной статье