ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые другие вопросы из "Теория элементов пневмоники " При выводе формул (53.1) и (53.2) учитывается, что Ро=Рпо. так как Ио—О. [c.467] Струи реальной среды могут быть ламинарными или турбулентными. Краткие данные о характеристиках ламинарных струй были приведены в 7 основного текста книги. Ограничимся здесь лишь тем, что в дополнение к сказанному в 7 о турбулентных струях приведем некоторые сведения из теории этих струй ). [c.467] При турбулентном течении движение частиц характеризуется беспорядочными турбулентными пульсациями. Скорость и направление течения в каждой точке потока могут быть при этом, строго говоря, охарактеризованы лишь статистическими данными, которые берутся для некоторого достаточно большого интервала времени. Статистическая теория турбулентности пока еще не разработана настолько, чтобы ее выводами можно было пользоваться при инженерных расчетах. Поэтому применяются различные полуэмпирические теории. [c.467] Наиболее полно исследованы характеристики свободных затопленных турбулентных струй. Для воздуха такая струя при малых скоростях течения имеет такие же характеристики, как и для жидкостей. [c.467] В основе полуэмпирических теорий турбулентных струй лежит ряд предположений. Например, принимается, что статическое давление для всех точек свободной затопленной струи одинаковое. [c.467] Здесь txy — напряжение трения х п у в индексе указывают направление соответствующих осей, одна из которых совпадает с осью струи, а другая перпендикулярна к ней (вообще же х отсчитывается от полюса струн, т. е. х=хп ), у — расстояние от оси струи) i n — путь перемешивания, т. е. путь, который проходит при турбулентных пульсациях частица до того, как теряются ее индивидуальные особенности, р — плотность среды, — составляющая скорости в направлении оси х. [c.468] В работе [1] вместо расстояния д п до полюса струи введено в расчет расстояние h до выходного сечения сопла, что практически более удобно. [c.468] Другая полуэмпирическая теория турбулентных струй, предложенная Рейхардтом, базируется на аналогиях между процессами турбулентного и, голекуляркого переноса. В основе этой теории лежит предположение о постоянстве (для каждого поперечгюго сечения зоны турбулентного смешения) некоторого коэффициента 8, названного коэффициентом турбулентного обмена. Этот коэффициент определяется величиной произведения пути перемешивания / п на составляющую пульсации скорости в направлении оси у. [c.468] проведенные в последние годы, не подтвердили гипотез о постоянстве величин / п и ев каждом данном сечении струи, положенных в основу обеих из рассмотренных теорий [4]. Однако, как показывает практический опыт, данные, основанные на использовании теории Прандтля—Толмина при введении в расчетные формулы поправочных экспериментальных коэффициентов, обычно оказываются достаточно удовлетворительными. [c.468] В более поздних работах Прандтля коэффициент ё определяется иначе, чем это было указано выше. [c.468] Некоторые из теорий турбулентных струй строятся с учетом того, что при течении среды по каналу еще до того, как начинается свободное движение частиц, имеется пристеночный пограничный слой, оказывающий в даль-аейшем влияние на характеристики струи. [c.468] При анализе распределения осредненных скоростей в сечениях струи широко используются интегральные соотношения для количеств движения и энергии в пограничном слое струи [1, 5, 6]. [c.468] ПОТОКОМ аэродинамического профиля. Примерный вид распределения скоростей в сечении пограничного слоя показан на рис. 53.1, а. Скорость течения в пограничном слое по мере удаления от стенки приближается к скорости внешнего потока асимптотически. За толщину пограничного слоя в данном сечении (на рис. 53.1, а при данном значении криволинейной координаты х, отсчитываемой от некоторой начальной точки) обычно принимают такое расстояние у, отсчитываемое по нормали от стенки, при котором скорость течения отличается на 1% от скорости внешнего потока. Течение в пограничном слое может быть ламинарным, турбулентным или смешанным. Важной особенностью течения в пограничном слое является постоянство давления в любой из точек его, расположенной на нормали, проведенной к стенке при данном значении х это давление равно давлению на внешней границе пограничного слоя. [c.469] Отрыв пограничного слоя может происходить в том случае, когда на некотором участке профиля частицам рабочей среды иходнтся двигаться при отрицательном перепаде давлений, т. а. переходить из области меньших давлений в область с более высокими давлениями. Поясним это, обратившись к рис. 53.1,6. Скорость на внешней границе пограничного слоя меняется здесь так, что в критической точке А она равна нулю затем она возрастает на участке АВ и уменьшается на участке ВС (в потоке за профилем она снова становится равной скорости набегающего потока). В связи с изменением скорости течения давление на участке АВ уменьшается, а на участке ВС растет. На участке ВС частицы рабочей среды движутся за счет своей кинетической энергии при отрицательном перепаде давлений. Так как вдоль каждой из нормалей к поверхности стенки, как указывалось, давление в пограничном слое не меняется, то такое же распределение давлений, что и на внешней границе, наблюдается и в самом пограничном слое. Однако для частиц рабочей среды, движущихся в пограничном слое, кинетическая энергия оказывается уменьшенной вследствие действия сил трения, тем большего, чем ближе находится каждая данная частица к стенке. Может оказаться, что кинетическая энергия движущихся у самой стенки частиц недостаточна для преодоления участка с отрицательным вдоль оси х градиентом давления. [c.469] Под действием отрицательного градиента давлений частицы начинают двигаться в направлении, противоположном основному течению, отрываясь от поверхности стенки. [c.470] Указанный механизм возникновения отрыва пограничного слоя иллюстрируется представленными на рис. 53.1, в эпюрами распределения вдоль нормалей составляющих скорости, перпендикулярных к ним. В сечении / распределение скоростей является нормальным, т. е. участок отрицательных скоростей отсутствует. В сечении /// такой участок имеется. Область MON является областью отрицательных скоростей. Сечение II является переходным от области безотрывного течения к области, в которой происходит отрыв частиц рабочей среды от стенки. Точка О в данном случае является точкой отрыва пограничного слоя. В зависимости от того, будет ли течение безотрывным или же происходит с отрывом пограничного слоя, знак угла между касательной к эпюре скоростей и нормалью к профилю в соответствующей точке стенки прицимает различные значения (на рис. 53,1, в для сечения / имеем ав 0, для сечения III имеем a , 0 и для сечения I Ис=0). [c.470] Меняя скорость течения во внешнем потоке или воздействуя на пограничный слой, можно менять условия отрыва потока от стенки. На этом основано управление пограничным слоем. [c.470] СЛОЯ строят по уравнению (53.7) график функции ((х) и определяют по этому графику значение х, при котором х)=—0,089. Данное значение х является криволинейной координатой точки отрыва. Если вдоль всей длины профиля / (х) —0,089, то это указывает на безотрывность течения. Данный метод расчета, разработанный для ламинарного пограничного слоя, распространен затем и на случай, когда пограничный слой турбулентный. [c.471] Для приведенных выше двух примеров расчета течений характерно то, что в первом случае считается заданной величина у в удалении от стенки и вывод расчетных формул основывается на том, что за пределами пограничного слоя скорость течения вдоль пластинки не меняется во втором случае, хотя скорость течения вдоль профиля и не остается постоянной, принимается известным изменение в функции от х значений v x)т ,, входящих в выражение (53.7). При расчете внешнего (за пределами пограничного слоя) обтекания аэродинамических профилей пренебрегают толщиной пограничного слоя, учитывая ее малость, и принимают значения у(а )гр такими, какие были бы получены у стенок профиля при течении идеальной жидкости, не обладающей трением. При движении струи вдоль стенки условия течения иные, чем при обтекании профиля равномерным потоком (см. рис. 15.5, а). Однако общая картина явлений, с которыми связан отрыв потока от стенки, при этом аналогична рассмотренной выше. [c.471] Вернуться к основной статье