Обтекание цилиндра вязкой жидкостью

Рис. X1V.5. Распределение давлений при обтекании цилиндра вязкой жидкостью

Векторная диаграмма при обтекании цилиндра вязкой жидкостью для р приведена на рис. Х-5 (сплошная линия б). Из диаграммы видно, что в этом случае существует сила сопротивления цилиндра. Следовательно, для равномерного перемещения поперечно обтекаемого [c.212]

Следует также отметить, что распределение коэффициента давления, представленное на рис. 5.9, получено для идеальной жидкости. При поперечном обтекании цилиндра вязкой жидкостью распределение давления изменяется, особенно в области BLD. На рис. 5.9 пунктиром (кривая 2) показаны результаты экспериментов для реальной жидкости. [c.82]

Рис. 7.14. Режимы поперечного обтекания цилиндра вязкой жидкостью

Как уже было указано в предыдущих разделах, предпочтительнее ставить мягкие вычислительные граничные условия, накладывающие меньшие ограничения. Если любое условие, соответствующее бесконечности , используется отдельно, а не вместе с остальными, то это может дать вполне правильное приближение. Но отметим опасность, на которую не всегда обращают внимание ). Рассмотрим, например, задачу об обтекании цилиндра вязкой жидкостью. Если ось симметрии отсутствует, то расчеты выполняются в области со следующими четырьмя внешними границами верхней, нижней, входной и выходной. Предположим, что на всех этих границах ставятся [c.257]

Чтобы выяснить, какую роль силы вязкости играют в возникновении подъемной силы, мы рассмотрим обтекание потоком вязкой жидкости не покоящегося, а вращающегося цилиндра (рис. 344). [c.561]

Дадим физический анализ явления отрыва пограничного слоя. Для простоты и определенности рассмотрим поперечное обтекание цилиндра вязкой несжимаемой жидкостью в случае, когда он внезапно начинает двигаться с постоянной скоростью из состояния покоя. [c.431]

Теплоотдача при обтекании фронтальной части одиночного цилиндра вязкой жидкостью с числом [c.181]

Пример 1. Подъемная сила при обтекании потоком вязкой жидкости вращающегося кругового цилиндра эффект Магнуса). [c.104]

Изменение характера обтекания цилиндра при переходе от невязкой к вязкой жидкости влечет за собой существенное изменение распределения давления текущей жидкости на поверхность цилиндра. [c.548]

Рис. 124. Обтекание вязкой жидкостью вращающегося цилиндра

Ламинарная аналогия. Эта аналогия основана на том, что, как показано в гл. X, для ламинарного движения вязкой жидкости между двумя близко расположенными пластинками существует потенциал средних скоростей. Следовательно, если между пластинками поместить какое-либо тело (цилиндр), то спектр обтекания его будет соответствовать обтеканию этого тела идеальной жидкостью. [c.478]

При обтекании цилиндра потоком вязкой жидкости вследствие отрыва пограничного слоя и образования отрывного течения давление в лобовой части цилиндра всегда оказывается больше давления в его кормовой части (рис. 5.18). Равнодействующая этих сил давления, отличная от нуля, и определяет собой сопротивление давления. В пределах гидродинамического следа давление остается практически постоянным и равным давлению у твердой поверхности в точке отрыва пограничного слоя, давление же у лобовой поверхности практически не отличается от давления при взаимодействии цилиндра с невязкой жидкостью. [c.253]

Как отмечалось в разд. 2.7, не существует решения уравнений медленного течения для задачи обтекания вязкой жидкостью одиночного цилиндра. Однако обтекание цилиндра было успешно [c.326]

G помощью формулы (8-24) на основе непосредственных измерений распределения давления по контуру профиля было подсчитано сопротивление давления для семейства симметричных профилей, показанных на рис. 15-3. Сопротивление трения может быть получено как разность между измеренным полным лобовым сопротивлением и измеренным сопротивлением давления. Отношение сопротивления трения к полному лобовому сопротивлению показано на рис., 15-4. Для вытянутых (тонких) сече-йий профилей сопротивле-1,0 ние трения составляет 70— 80% от полного для круглого цилиндра, однако, оно составляет только около 3% от полного. В последнем случае происходит отрыв пограничного слоя, причем точки отрыва лежат перед диаметральным сечением цилиндра. В результате вся кормовая часть оказывается в зоне пониженного давления в следе, что и приводит к высокому сопротивлению формы. Сопротивление поверхности почти целиком определяется пограничным слоем до точки отрыва. Теория движения идеальной (невязкой) жидкости предсказывает симметричное распределение давления и нулевое значение лобового сопротивления. Различия, имеющие место между случаями обтекания цилиндрического тела идеальной и вязкой жидкостями, иллюстрируются на рис. 15-1 и обсуждаются ниже. [c.402]

Рассмотрим это явление с точки зрения метода подобия. Отвлекаясь от действия объемных сил, получим три числа подобия 8Н, Ей (или Сц,) и Не. Среди них только число Не состоит из заданных наперед величин У , d i V и, следовательно, представляет критерий подобия автоколебательных движений вязкой несжимаемой жидкости, возникающих при обтекании цилиндра. [c.371]

Картина обтекания цилиндра реальной (вязкой) жидкостью резко отличается от описанной выше. При очень малых числах Рейнольдса в набегающем потоке (Ке = й — диаметр цилиндра) разница [c.211]

Отсутствие любого из членов, включающих вязкость, в уравнении энергии для безвихревого установившегося или неустановившегося потока в действительности означает, что в любой области мгновенная скорость диссипации энергии, вызванной вязкостью, точно компенсируется мгновенной скоростью совершения работы вязких сил на границе этой области. В частности, если скорость обтекания безвихревым потоком твердого тела (поверхность которого движется в соответствии с теорией потенциального течения) постоянна, диссипация энергии во всей области потока в точности равна скорости, с которой совершается работа вязкого сдвига по движущейся поверхности твердого тела. Примерами безвихревого движения вязкой жидкости могут служить движение жидкости в неограниченном пространстве, вызванное вращением цилиндра бесконечной длины, и движение между концентрическими цилиндрами, вращающимися с угловыми скоростями, обратно пропорциональными квадратам их радиусов. Это простые вращательные движения, которые могут быть воспроизведены на практике, поскольку скорость, налагаемая твердой границей, постоянна. [c.200]

Значение С в для сферы примерно вдвое меньше соответствующего значения для кругового цилиндра. Этот факт можно установить из рассмотрения распределения статического давления. Распределение статического давления по сфере и цилиндру, приведенное в разд. 1 гл. I, показывает, что различие между распределениями статических давлений по теории потенциального течения и при обтекании вязкой жидкостью для сферы меньше, чем для кругового цилиндра, что в результате приводит к меньшему полному сопротивлению. [c.116]

Рассмотрим теперь следующий конкретный пример движения вязкой жидкости пусть между пластинками вставлен цилиндр с образующими, параллельными оси Ог, сечение которого плоскостью Оху есть некоторая кривая С. Пусть далее поток набегает на этот цилиндр со скоростью и на бесконечности, направленной пс положительной оси Ох. Допустим, что обтеканию цилиндра С потоком идеальной жидкости соответствует потенциал ср(х, у), тогда формула (21.7) определит соответствующее давление в вязкой жидкости, а формулы (21,3) и (21.4) определят соответствующие скорости течения. [c.501]

В случае плоской задачи с рещением дело обстоит гораздо хуже. А именно, оказывается, что задача об обтекании плоским потоком вязкой жидкости кругового цилиндра совсем не имеет рещения, если в основных уравнениях отбросить полностью инерционные члены. Форма цилиндра не имеет при этом никакого значения. Высказанное утверждение, как будет сейчас доказано, справедливо для цилиндра произвольной формы. [c.511]

Чтобы выяснить особегпюсти обтекания тела вязкой жидкостью, вернемся к уже рассмотренному случаю обтекания цилиндра невязкой жидкостью и посмотрим, какие изменения в эту картину должны внести силы вязкости. В набегающем потоке (рис. 326) картина будет такой же, как и при обтекании цилиндра невязкой жидкостью, т. е. аналогичная изображенной па рис, 324. Однако при дальнейшем течении жидкости от точки А к точкам А и А", вследствие действия сил вязкости в пограничном слое, частицы жидкости, идущие из области АА и АА", теряют скорость и приходят в области jB и С с меньшими скоростями, чем в случае отсутствия сил вязкости. Потеря скорости на участках АА и А А" приводит к тому, что поток, обтекающий цилиндр, не может проникнуть в области D D и D"D. В результате вблизй точек D и D" происходит отрыв потока от поверхности цилиндра. В этом и заключается существенное изменение картины обтекания цилиндра, вносимое силами вязкости. В отличие от невязкой жидкости, полное обтекание цилиндра вязкой жидкостью оказывается невозможным. Позади цилиндра образуется область, в которую потоки, обтекающие цилиндр, не проникают и в которой движение жидкостей носит совсем особый характер —возникают вихревые [c.547]

Перенеся распределение давлений с участков ABD и A D невращающегося цилиндра и учитывая указанные изменения величин падения давления, получим для вращающегося цилиндра распределение давлений, примерно изображенное на рис. 346. Легко видеть, что результирующая этих сил давления имеет вертикальную составляющую. Таким образом, в то время как покоящийся цилиндр испытывает при обтекании потоком вязкой жидкости только лобовое сопротивление, вращающийся цилиндр при тех же условиях испытывает не только лобовое сопротивление, но и подъемную силу. При этом, как указывалось выше ( 130), возникновению подъемной силы должно сопутствовать отклонение вниз потока, обтекающего тело на рис. 345 это хорошо видно, [c.562]

Основоположником численного анализа дифференциальных уравнений в частных производных следует считать Ричардсона (1910), первое числеиноо решение уравнений в частных производных для задач гидродинамики вязкой жидкости дано Томой в 1933 году. Очень важным этапом для дальнейшего развития вычислительной гидромеханики стала работа Аллена и Саусвслла, выполненная вручную, по расчету обтекания цилиндра вязкой несжимаемой жидкостью. Развитие ЭВМ придало применению численных методов в механике жидкости и газа лавинообразный характер. Не претендуя на полноту описания этого перспективнейшего направления, отметим имена фон Неймана, Харлоу, Фромма, Сполдинга, Петанкара, О.М.Белоцерковского, А.А.Самарского, С.К-Годунова. [c.7]

ОТРЫВНОЕ ТЕЧЕНИЕ — точение, при к-ром поток жидкости не обтекает непрерывно преграждающие стенки, а отрывается от них. Оторвавшиеся потоки ограничиваются свободными поверхностями, давления па к-рых постоянны. К свободным поверхностям примыкают. зоны постоянного давления рд, заполненные неподвижной средой — т. н. мертвые зоны. При переходе из движущейся среды в мертвую зону давление меняется непрерывно, а скорость изменяется скачком до нуля. Для устойчивости свободных поверхностей необходимо, чтобы плотность среды в мертвой зоне Ро существонно отличалась от плотности текущей жидкости р, что имеет, напр., место при истечении струи воды из сосуда в атмосферу. Если плотности среды и струи сравнимы по величине, то струя вовлекает в свое движение окружающую среду (см., напр., Струи турбулентные) и течение нельзя считать отрывным. Такжо но является отрывным обтекание тела вязкой жидкостью, когда от обтекаемого тела, напр, цилиндра, отрывается только пограничный слой, а задняя часть тела омывается обратным по направлению потоком. [c.571]

В 1955 г. Аллен и Саусвелл применили метод релаксации Саусвелла для расчета вручную обтекания цилиндра вязкой несжимаемой жидкостью. В некоторых отношениях это была пионерская работа в численной гидродинамике. Для представления круговой границы на регулярной прямоугольной сетке использовалось конформное преобразование. Были получены численно устойчивые решения при числе Рейнольдса, равном 1000, что превышает физический предел устойчивости ). При проведении вычислений авторы столкнулись с ясно выраженной тенденцией к неустойчивости при числе Рейнольдса, равном 100, и связали это с тенденцией к физической неустойчивости потока, предвосхитив тем самым современное понятие численного моделирования. Их работа может также считаться образцом финансирования научных исследований на ее проведение Лондонскому имперскому колледжу в 1945 г. были выделены большие ассигнования фирмой по пошиву одежды [c.19]

Экспериментальное значение коэффициента сопротивления пластины, поставленной нормально к потоку, может достигать значений G = 2. Следует, однако, иметь в виду, что структура течения в ближнем следе, а значит, и давление на тыльной стороне обтекаемого тела существенно зависят от числа Рейнольдса. По рис. 10.2 можно проследить характер изменения структуры потока за сферой при изменении Re от 9,15 до 133, а по рис. 10.7 — за цилиндром при Re == 0,25. .. 57,7. Но возможны и другие конфигурации потока. Они в значительной степени определяются также формой и положением обтекаемого тела. Так, например, при обтекании цилиндрических тел крылового профиля при малом угле атаки (см. рис. 8.30, а) возможно практически безотрывное течение, при котором форма линий тока для вязкой жидкости близка к форме этих линий для идеальной жидкости. Но при возрастании угла атаки увеличиваются положительные градиенты давлений на выпуклой части поверхности профиля и это в итоге приводит и отрыву пограничного слоя, который быстро сверты- [c.391]

Картина обтекания цилиндра реальной (вязкой) жидкостью резко отличается от описанной выше. При очень малых числах Рейнольдса в набегающем потоке (Re = W d/v, d —диаметр цилиндра) разница между картинами обтекания невязкой и вязкой жидкости очень мала. Но она будет проявляться все больше по мере увеличения чйсла Рейнольдса. При значениях чисел Рейнольдса, характерных для практических задач, картину обтекания можно представить следующим образом. На поверхности цилиндра в этих условиях образуется пограничный слой (рис. 10.5). В этой области в результате диссипации элементарный объем жидкости частично теряет свою кинетическую энергию и оставшегося запаса не хватает для того, чтобы достичь точки 5, и он останавливается. Во внешнем потенциальном течении давление восстанавливается по закону [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...