ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые важные эффекты движения вязкой жидкости в пограничном слое из "Механика сплошной среды. Т.2 " В плоских задачах при обтекании профилей давление по обтекаемому профилю, равное давлению на внешней границе пограничного слоя, переменно, и поэтому в уравнениях (22.8) продольный градиент давления по профилю (производная др1дх) отличен от нуля. [c.263] В пограничном слое при др1дх О, В точке В касательная к кривой и (у) вертикальна, поэтому в ней ди/ду = О и, следовательно, т = О, Слева от точки В имеем т ) О, справа т Г 0. В точке В возникает отрыв пограничного слоя от поверхности профиля. За точкой 5 в пограничном слое получается возвратное движение жидкости. [c.264] На кривой и (у) для сечения, проходящего через точку В, обязательно имеется точка перегиба /), поэтому в точке В имеем д и ду о ипо (24.1) др дх ) 0. Следовательно, точка отрыва В должна лежать за точкой минимума давления, в которой т ) о и д и1ду = 0. Если давление вдоль профиля монотонно падает, то отрыв пограничного слоя не возникает. Отрыв пограничного слоя сопровождается резким увеличением толщины пограничного слоя и может привести к существенной перестройке основного внешнего течения жидкости, которое в этом случае становится существенно зависящим от свойств вязкости жидкости. [c.264] Область перехода или точка перехода характеризуется возникновением в пограничном слое интенсивных пульсаций скорости, давления, плотности (в сжимаемых средах) и т. п. Распределения скоростей по сечению в ламинарном и в турбулентном пограничных слоях, вообще говоря, резко отличаются друг от друга. Так же как и при турбулентных движениях в трубах, в турбулентном пограничном слое происходит интенсивное перемешивание макроскопических частиц жидкости в поперечном направлении, за счет этого в турбулентном пограничном слое происходит выравнивание средних скоростей. Вместе с этим прилипание на обтекаемых стенках приводит к появлению более резких градиентов скоростей вблизи стенок, что вызывает резкое увеличение поверхностных сил трения и соответственно сопротивления трения. [c.265] При обтекании гладких поверхностей в турбулентном пограничном слое на обтекаемой поверхности возникает очень тонкий ламинарный подслой, в котором скорости жидкости вообще невелики, пульсации скорости практически отсутствуют, но имеются очень большие поперечные градиенты скорости, вызывающие большие значения напряжений силы трения т =р, ди1ду). [c.265] Теоретическое исследование и расчет турбулентного пограничного слоя, так же как и расчет турбулентных движений жидкостей в трубах, основаны на эмпирических данных о законах распределения средних скоростей и других характеристик и на специальных интегральных соотношениях, устанавливаемых с помощью различных законов сохранения. [c.265] Сопротивление трения при турбулентном пограничном слое, как уже указывалось в 21, сильно зависит от шероховатости обтекаемой поверхности, причем это сопротивление заметно уменьшается с уменьшением шероховатости (при устранении разного рода неровностей на обтекаемой поверхности выступающих заклепок, сварочных швов, волнистости поверхности и т. п., т. е. в результате применения зеркально гладких обтекаемых поверхностей). [c.266] Особенно большой выигрыш достигается при затягивании ламинарного пограничного слоя, т. е. при устранении причин возмущений, переводящих ламинарный пограничный слой в турбулентный. С помощью осуществления различных специальных мер можно передвинуть точку перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный ниже по потоку вдоль профиля и таким путем существенно (иногда более чем в два раза) снизить сопротивление трения. [c.266] Затягивание существования ламинарного слоя ( ламинари-зация ) пограничного слоя достигается различными способами. Вот примеры некоторых из них. Во-первых, применение специальных безотрывных форм обтекаемых поверхностей, обеспечивающих плавное распределение давлений. Заметим, что появление отрыва течения связано, вообще говоря, с немедленной турбулизацией пограничного слоя. Во-вторых, применение зеркально гладких обтекаемых поверхностей наличие заметной шероховатости или различных выступов на обтекаемой поверхности вызывает преждевременную турбулизацию пограничного слоя. В-третьих, неравномерности и различные возмущения и, в частности, возмущения, вызванные различными вибрациями в набегающем потоке, сильно способствуют преждевременной потере устойчивости в ламинарном слое и его переходу в турбулентный пограничный слой затягивания ламинарного слоя в некоторых случаях можно достигнуть с помощью отсоса заторможенных масс жидкости из пограничного слоя. [c.266] Выше был рассмотрен вопрос об отрыве ламинарного пограничного слоя. Возможен также отрыв турбулентного пограничного слоя это явление, как и в случае ламинарного слоя, как правило, связано также с движением жидкости или газа против возрастающего давления (возрастание давления по потоку приводит к торможению потока). [c.266] При больших температурах торможения и больших статических температурах в газовом потоке могут возникать различного рода физико-химические процессы, связанные с ионизацией, химическими реакциями, оплавлением и испарением поверхности обтекаемого тела, с диффузией и излучением. В этих случаях особенно важное значение имеют свойства теплообмена между телом и обтекаюш,им потоком газа или жидкости. Все эти явления имеют большое значение в тонких пограничных слоях. Проблемы теплообмена и нагревания тел, движуш ихся в газе с большими скоростями, в значительной степени являются проблемами теории пограничного слоя. [c.267] Вернуться к основной статье