ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Течение в следе при дозвуковых скоростях из "Отрывные течения Том 2 " Этой классической гидроаэродияамической проблеме посвящены многочисленные работы. Механизм образования вихрей нри дозвуковых скоростях был описан Прандтлем [8]. [c.81] Когда два потока из разных областей течения встречаются за задней кромкой тела, они имеют различные значения констант Бернулли и одинаковое статическое давление (фиг. 5). Так как скорости вдоль двух линий тока раалитаы, то вследствие пульсаций в потоке поверхность раздела становится волнистой (фиг. 6). [c.81] Эта волнистая поверхность перемещается со средней скоростью потока. В системе координат, изображенной на фиг. 6, жидкость над поверхностью раздела течет направо, а под ней — налево. [c.82] Ив уравнения Бернулли следует, что на гребне волны существует избыток давления, а у ее подошвы — недостаток и что по мере усиления волнистости поверхность раздела в конце концов распадается с образованием отдельных вихрей (фиг. 7). [c.82] В общем случав начальные малые возмущения способствуют формированию беспорядочно перемешанных больших и малых вихрей, и тело начинает испытывать значительно большее сопротивление, чем вследствие трения. Эти вихри часто препятствуют смыканию линий тока за телом и создают несимметричное распределение давления. Течение в следе в зависимости от числа Рейнольдса является ламинарным или турбулентным. В области следа применимы предположения теории пограничного слоя, но если вязкий сдой станет толстым, эти предположения нарушатся. [c.82] Кирхгоф [9], применяя концепцию поверхности разрыва Гельмгольца, решил задачу об обтекании плоской пластины (фиг. 8). [c.82] СТИНЫ [8]. — — — теория —эксперимент. Не = 820. [c.82] Так как в решении Кирхгофа поверхность разрыва простирается до бесконечности, скорость на этой поверхности равна скорости невозмущенного потока, а постоянное давлевие на обратной стороне пластины равно давлению в невозмущенном потоке. [c.84] Хотя решение Кирхгофа получено для частного случая, описанного выше, оно дает результаты, близкие к экспериментальным, причем поперечный размер поверхности разрыва меньше расчетного (фиг. 9). [c.84] Теория Кирхгофа применима также для высокоскоростных потоков, в которых происходит кавитация. Например, при обтекании тела, выстреливаемого в воду, предположоние Кирхгофа справедливо, поскольку поверхность разрыва не разрушается. При малых скоростях потока поверхность разрыва разрушается вблизи пластины и становится короче с увеличением числа Рейнольдса начиная от Ие = 1600 (фиг. 10). [c.84] Если построить осредненные линии тока по средним значениям скорости, измеренной в следе, то поверхность разрыва не будет распространяться до бесконечности, а окажется замкнутой [11], как показано на фиг. 11. [c.84] Два ряда вихрей, составляющих вихревую цепочку, перемещаются по потоку со скоростью, меньшей скорости невозмущенного потока. Частота пульсаций примерно пропорциональна скорости невозмущенного потока и обратно пропорциональна ширине препятствия для данной скорости и формы тела. Периодическое течение в следе преобладает на расстоянии до четырех диаметров следа. Хвостовая пластина длиной, равной пяти диаметрам цилиндра, которая делит след на две части, полностью предотвращает периодические пульсации (фиг. 12). [c.84] Если хвостовая пластина достаточно длинная, то точка торможения находится на твердой поверхности и поперечные пульсации следа устраняются, хотя область разрежения остается. [c.85] ВО внешнем потоке. Таким образом, возникает разрежение. Поэтому соиротивленше плоской пластины гораздо больше, чей по теории Кирхгофа. [c.86] Для сравнения на фиг. 14 показано распределение статического давления за плоской пластиной [14]. [c.86] Статическое давление на центральной линии следа [13]. [c.87] Но — полное давление, Роо — статическое давление окружающей среды (фиг. 15). Изменение ширины следа почти такое же, как изменение коэффициента донного давления в режиме течения, при котором преобладают периодические явления (фиг. 16). Переход от почти полностью неустановившегося режима течения к установившемуся при М = 0,975 сопровождается уменьшением ширины следа. [c.88] Задача о донном давлении связана с задачей о ближнем следе, но в этом разделе донное давление не рассматривается. [c.88] Из всех явлений в потоке непосредственно вблизи цклнндра наиболее интенсивно изучалась вихревая дорожка Кармана. [c.89] Вернуться к основной статье