Градиент давления, действие на пограничный слой

В случае вращающегося тела сила Кориолиса и, в меньшей степени, центростремительные силы, действующие на пограничный слой на теле, создают дополнительное ускорение в направлении течения, оказывая такое же влияние, как и отрицательный градиент давления. Вследствие этого влияния отрыв потока задержи- [c.199]

Эти явления, называемые вторичными течениями, определяются поперечным градиентом давления в канале решетки, толщинами пограничных слоев, образующихся на торцевых стенках канала, а также на спинке профиля. Вторичные течения развиваются в областях, прилегающих к торцевым поверхностям а и б канала решетки (рис. 2.31). Как известно, градиент давления, действующий в поперечном направлении в ядре потока (вне пограничного слоя) и возникающий в результате криволинейного движения потока, передается (распространяется) и в пограничный слой на торцевой поверхности. Под действием градиента давления частицы этого пограничного слоя, находящиеся под действием сравнительно небольших центробежных сил из- [c.71]

Вторичные потоки. Если жидкость, текущая вдоль стенки, под действием бокового градиента давления оттесняется наружу, то слои жидкости, близкие к стенке, получают вследствие своей меньшей скорости большее отклонение, чем слои, более далекие от стенки. При отсутствии трения радиусы кривизны траектории относились бы как квадраты соответствующих скоростей (см. 6, п. в), гл. II]. Но в действительности при рассматриваемом процессе трение играет определенную роль. В результате совокупного действия трения на стенке, увлекающего действия внешнего потока и указанного оттеснения потока от стенки пограничный слой получает отклонение в сторону пониженного давления. Это отклонение не превышает при ламинарном течении 45°, а при турбулентном — примерно 25-30°. Такое явление можно рассматривать как наложение на главный поток другого, вторичного потока, направленного перпендикулярно к главному потоку. Вследствие неразрывности течения этот вторичный поток вовлекает в себя не только пограничный слой, но и ядро главного потока, и оказывает на последнее иногда существенное влияние. [c.198]

Охлаждение стенки оказывает обратное действие на отрыв пограничного слоя. Из-за увеличения плотности и кинетической энергии газа в пограничном слое на холодной поверхности газ в состоянии преодолеть противодействие больших положительных градиентов давления, чем на нагретой поверхности. Отрывные значения Р оказывают меньше чем — 0,1988. [c.206]

Расположим начало координат на острие клина (линии, на которой происходит полное торможение потока). Рассмотрим движение, например, верхней ветви. От линии растекания вдоль пластины (ось х) поток движется ускоренно под действием отрицательного градиента давления (dp/dx 0). Пусть в окрестности линии торможения система уравнений пограничного слоя для течения с градиентом давления имеет вид [c.159]

В окрестности критической точки предполагается ламинарный режим течения, так как мало число Рейнольдса и действует отрицательный градиент давления, однако интенсивность теплообмена (значение числа Нуссельта Nu) (точки на рис. 32.11) в несколько раз превосходит соответствующее значение Nu, рассчитанное по ламинарной теории (см. гл. 29). Одной из причин столь высокой интенсивности теплообмена в указанных условиях (рис. 32. 11), по-видимому, является эффект проникновения в ламинарный пограничный слой турбулентных пульсаций из внешнего течения. [c.302]

При движении невязкой жидкости искривление линий тока у твердой границы АС привело бы лишь к перераспределению кинетической и потенциальной энергии любой жидкой частицы. В случае же движения вязкой жидкости часть кинетической энергии теряется за счет трения внутри пограничного слоя. Оставшейся части кинетической энергии может не хватить на преодоление действия положительного градиента давления, стремящегося изменить направление движения жидких частиц. [c.246]

Большие отрицательные градиенты давлений в области волны разряжения приводят к резкому увеличению скорости и уменьшению турбулентности потока в пограничном слое на так называемой спинке лопатки. Наибольший градиент скорости имеется в узком сечении канала, где число М равно единице. На этом участке пограничного слоя под действием больших отрицательных [c.175]

Таким образом, поток в пограничном слое на рабочих лопатках не уравновешен при Р < 90° он под действием градиента давлений отклоняется от направления движения потенциальной части потока не к периферии лопаток, как принято считать, а к их корню (рис. 112). [c.222]

При достаточной длине лопаток течение в средней части каналов, т. е. на некотором удалении от торцевых поверхностей, не отличается от течения в решетке бесконечно длинных лопаток. Поток проходит через криволинейные каналы и поворачивает. Это течение называют основным или первичным. По концам лопаток при повороте потока возникают так называемые вторичные течения в пограничном слое на торцевых поверхностях. Частицы жидкости в пограничном слое на торцевых поверхностях движутся не только вдоль канала, но и поперек его, перемещаясь от вогнутой поверхности лопаток к выпуклой. В результате сложения этих движений частицы перемещаются в направлениях, указанных на рис. 9.4 стрелками. Причину возникновения вторичных течений можно объяснить следующим образом. На частицы жидкости, движущиеся в средней по высоте части канала, при повороте действуют центробежные силы, которые вызывают градиент давления [c.235]

Несколько случаев обтекания тел и течений в трубах и каналах, когда существует трехмерность течения, показано на рис. 10-1. В большинстве указанных случаев наблюдаются вторичные течения со скосом профиля скорости в пограничном слое. Вторичное течение, сопровождающееся скосом профиля скорости, возникает всегда, когда существует градиент давления, который имеет поперечную составляющую к направлению основного или внешнего течения. Например, в случае течения на повороте трубы в основном течении устанавливается баланс действующих сил с центробежной силой, чего не происходит в заторможенных слоях жидкости вблизи стенок. Из-за этого дебаланса сил частицы с большей продольной скоростью приобретают дополнительное радиальное [c.218]

Закон сохранения количества движения требует определения -Характера действующих в газе сил. В невязкой жидкости или газе на каждую элементарную площадку действует лишь нормальная сила давления, не зависящая от ориентации площадки. Поскольку любой газ обладает вязкостью, то такая схема при- Менима лишь для течений с достаточно малыми градиентами величин, а точнее, при достаточно больших числах Рейнольдса (вне тонких пограничных слоев на стенках или контактных разрывах, или вне отрывных зон). [c.9]

Установлено, что на высотах порядка 2+ = 2,5... 10 (индексом плюс обозначаются длины, измеренные в единицах v/w, где и — скорость трения на стенке, о которой будет идти речь в п. 6.2) в вязком подслое под действием упомянутых выше продольных вихрей в ложбинах поперечных волн (минимумах продольной скорости) образуются ручейки замедленной жидкости шириной 6 4. = 10... 30 с поперечным расстоянием между ними порядка Л + 100, которые движутся по течению, медленно всплывая под действием продольных вихрей (см. на рис. 2.5 пример поля водородных пузырьков, генерируемых горизонтальной поперечной нитью на высоте z+ = 4,5). Такой ручеек ведет себя как миниатюрный пограничный слой и под действием отрицательного градиента давления, создаваемого проплывающим над ним вихрем с поперечной осью (о котором см. ниже), отрывается, перемещается вверх и проникает в быстрее текущую жидкость, создавая на мгновенном профиле скорости искривление с точкой перегиба (см. на рис. 2.6 пример генерированных вертикальной нитью пузырьковых изохрон). После этого на ручейке на высотах 2+ = 8... 12 возникают колебания, и вскоре его конец взрывается (преимущественно на высотах [c.75]

Простая модель обтекания клина при сверхзвуковой скорости, изображенная на фиг. 26, была предложена Гэддом [26] для физического объяснения явления. На этой фигуре и Л обозначают соответственно точки отрыва и последующего присоединения. Нарастание пограничного слоя зависит от интенсивности положительного градиента давления, действующего на пограничный слой, а распределение давления определяется простой волной сжатия, обусловленной утолщением пограничного слоя. Теплопередача оказывает влияние на равновесие между этими двумя процессами. При охлаждении стенки выше области взаимодействия, несмотря- на постоянное давление, профиль скорости становится более полным, а пограничный слой более тонким, как показано на фиг. 27. [c.38]

Отрицательное влияние пограничного слоя на эффективность неголовных диффузоров значительно сильнее, чем на эффективность лобовых. Проникновение пограничного слоя, нарастающего на фюзеляже, в диффузор может привести к большим потерям давления вследствие отрыва пограничного слоя под действием положительного градиента давления. Поэтому при применении неголовных диффузоров, как правило, предусматриваются устройства для управления пограничным слоем, о необходимости которых свидетельствуют следующие экспериментальные данные. При испытаниях полукруглого диффузора [2] при Мн=1,88 вследствие потерь, вызванных проникновением пограничного слоя на фюзеляже внутрь входа, коэффициент огд получился равным 0,715, в то время как при Наличии управления пограничным слоем сгд этого диффузора может равняться 0,89. Для плоского диффузора во время испытаний при Мп=2,9 [9] получены следующие максимальные значения коэффициентов 0д без отсоса пограничного слоя 0,6, с отсосом пограничного слоя 0,7 (теоретическое значение огд для этого диффузора при и=2,9 равно 0,757). Однако введение системы управления погра иичным слоем приводит к возникновению дополнительного сопротивления, которое необходимо учитывать при оценке эффективно-" и диффузора и двигателя в целом. Величина дополнительного [c.75]

На участке СК dpidx > О и частицы движутся в направлении возрастания давления. В идеальной жидкости это приводит лишь к убыванию кинетической энергии и восстановлению полного давления, достигаемого в точке Ki- В реальной жидкости часть кинетической энергии затрачивается на компенсацию работы сил трения, оказывающих тормозящее действие. В связи с этим частицы, двигавшиеся в пограничном слое и имевшие малый запас кинетической энергии, начиная с некоторого сечения, проходящего через точку О (рис. 8.27), не могут уже преодолевать совокупное действие обратного перепада давления и трения — они в этом сечении останавливаются, а частицы, двигающиеся по более удаленным от тела траекториям, отклоняются в сторону внешнего потока. Часть жидкости, расположенная ниже точки О, под действием положительного градиента давления получает возвратное движение. Это явление и называют отрывом пограничного слоя. [c.348]

Итак, отрыв пограничного слоя обусловлен совокупным действием положительного градиента давления и вязкого пристенного трения. При отсутствии одного из этих факторов отрыва не происходит. Весьма наглядно это было продемонстрировано Г. Феттингером, результаты опытов которого показаны на рис, 8.28. Были исследованы и сопоставлены два течения вязкой жидкости, вблизи плоской стенки, поставленной нормально к потоку. В первом из них (рис. 8.28, а) вблизи критической точки поток свободно растекался в обе стороны. Несмотря на наличие положительного градиента давления, на участках линий тока перед критической точкой отрыва не возникало, поскольку здесь отсутствовало тормозящее влияние стенки. На участках линий тока за критической точкой движение происходило вдоль стенки, [c.349]

Рассмотрим в качестве примера потенциальное бесциркуляционное обтекание круглого цилиндра ( 4 гл. 7). Начиная от передней критической точки /<1, давление убывает dpldx < 0), а скорость возрастает вплоть до точки С, за которой начинается обратное изменение давления и скорости. Жидкие частицы на участках пути вблизи границы Ki испытывают ускорение, обусловленное падением давления в направлении движения, и их кинетическая энергия возрастает. В идеальной жидкости этому ускорению ничто не препятствует, но в реальной движение тормозится трением, развивающимся благодаря прилипанию жидкости к твердой поверхности и образованию пограничного слоя. Все же благодаря прямому перепаду давления ускорение в нем наблюдается, по крайней мере, до точки С. Иначе обстоит дело на участках С/<2. Здесь dpldx > 0 и частицам приходится двигаться против нарастающего давления, В идеальной жидкости это приводит лишь к убыванию кинетической энергии и восстановлению полного давления, достигаемого в точке К2- В реальной жидкости часть кинетической энергии должна быть затрачена еще на компенсацию работы сил трения, оказывающих тормозящее действие. В связи с этим частицы, двигавшиеся в пограничном слое и имевшие малый запас кинетической энергии, начиная с некоторой точки О (рис. 186), не могут уже преодолевать совокупное действие обратного перепада давления и трения они в этом сечении останавливаются, а частицы, двигающиеся по более удаленным от тела траекториям, отклоняются в сторону внешнего потока. Часть жидкости, расположенная ниже точки О, под действием обратного градиента давления получает возвратное движение. Это явление и называют отрывом пограничного слоя. Структура течения и конфигурация линий тока вблизи точки отрыва показаны ка рис. 186. [c.382]

Итак, мы видели, что отрыв пограничного слоя обусловлен совокупным действием положительного градиента давления и вязкостного пристенного трения. При отсутствии одного из этих факторов отрыва не происходит. Весьма наглядно это было продемонстрировано Фёттингером, результаты опытов которого показаны на рис. 187, Были исследованы и сопоставлены два потока вязкой жидкости, натекарощнх на плоскую стенку, поставленную нормально к потоку. [c.383]

В соплах Лаваля также действуют все факторы, подавляющие и генерирующие турбулентность (в конденсирующемся и парокапельном потоках). Вблизи минимального (критического) сечения, в котором М=1, продольные градиенты давления достигают максимальных значений и пограничный слой ламинаризируется. За минимальным сечением реализуется конденсационный скачок, положение и интенсивность которого определяются начальными параметрами пара и профилем в расширяющейся части сопла за минимальным сечением. Конденсационный скачок турбулизирует пограничный слой за критическим сечением, а выпадающая при конденсации мелкодисперсная влага частично подавляет генерируемую турбулентность. При достаточной интенсивности конденсационный скачок может вызвать отрыв ламинаризированного в минимальном сечении слоя отрыв локализуется в последующем конфузорном сверхзвуковом течении. Подчеркнем, что при работе сопла на нерасчетных режимах с адиабатными скачками уплотнения в расширяющейся части конденсационный скачок обеспечивает менее интенсивную диссипацию кинетической энергии в сопле, так как способствует снижению интенсивности адиабатного скачка и вследствие турбулизации пограничного слоя предотвращает его отрыв. [c.213]

Пусть подвергается интенсивному нагреву влажное капиллярно-пористое тело. В нем тогда могут возникнуть интенсивное внутреннее испарение и устойчивый градиент общего давления. Под действием этого градиента будет происходит мощный молярный пере--нос массы (пара), турбулизирующий пограничный слой на теле и влияющий на конвективный подвод тепла к нему, В результате подобной турбулизации пограничного слоя, а также выброса в него субмикроскоиических частиц жидкости, испарение которых происхс -дит в самом пограничном слое, коэффициенты теплообмена влаж ных тел могут быть значительно выше, чем сухих. Так, например, по данным, приведенным в монографии А. В. Лыкова [Л. 84], коэффициент теплообмена ограниченной влажной гапсовой пластины, ориентированной вдоль потока, равен 42,6 ккал/м ч град, а подсчитанный по обычной формуле чистого теплообмена — 17,9 ктл м ч-град. [c.242]

На рис. 9-23 показано сравнение экспериментальных значений Н и о с расчетными, а также изменение по обтекаемой поверхности расчетных значений С) (в опытах коэффициент трения не измерялся) при М оа — 3. Конечное число Маха составляло 1,9 поток замедлялся па протяжении 10 толщин пограничного слоя. Входящий в интегральные уравнения градиент давления определялся по измеренному распределению давления по длине стенки. Расчет дает удовлетворительное согласование с опытом для большей части области сверхзвукового течения расхождение наблюдается вниз по течению к концу криволинейной поверхности, что, по-впдимому, является результатом действия поперечных градиентов давления, возникающих под влиянием сильного изменения скорости сверхзвукового потока. Доказательством надежности рассматриваемого расчетного метода является и тот факт, что в полном соответствии с данными измерений расчет показывает отсутствие отрыва пограничного слоя. С другой стороны, предложенные в [Л. 162, 197, 232] методы расчета показывают, что в этих условиях течения должен наступить отрыв пограничного слоя или по крайней мере предотрывное состояние. [c.259]

Одно из допущений, принимаемое при исследовании трехмерного ламинарного пограничного слоя, состоит в том, что скорость поперечного потока считается малой по сравнению со скоростью основного потока. Общее решение для данного случая было получено в работе [1]. Это решение показывает, что скорость поперечного потока оказывает существенное влияние на характеристики трехмерного пограничного слоя, что представляет большой интерес для инженеров-аэродинамиков. К сожалению, даже при принятых допущениях решение поставленной задачи является достаточно сложным. Поэтому для производства быстрых вычислений желательно иметь упрощенные методы расчета. Существует ряд других задач расчета пограничного слоя, которые могут являться злободневными при конструировании турбомашин. Например, представляет интерес случай, когда толстый ламинарный пограничный слой подвергается внезапному боковому возмущению под действием градиента давления или в результате поперечного перемещения обтекаемой поверхности. В турбомашинах такие условия имеют место, например, когда поток газа с толстым ламинарным слоем поступает на лопатки ротора. Поперечное течение газа начинается не на передней кромке, а в той точке, где возникает боковое возмущение. Таким образом, имеем две характерные постановки задачи, заслуживающие внимания. [c.27]

Анализ указывает на наличие некоторой аналогии в отношении влияния поперечной кривизны поверхности и продольного градиента давления на профиль скорости в пограничном слое. В частности, поперечная кривизна выпуклой поверхности изменяет форму профиля скорости в погракичиом слое в том же направлении, что и отрицательный продольный градиент давления (ко нфузорный эффект), а поперечная кривизна вогнутой поверхности оказывает действие, сходное с действием положительного продольного градиента давления (диффузорный эффект). -Примером одновременного влияния поперечной кривизны выпуклой и вогнутой поверхностей на форму профиля скорости может служить кольцевой канал. [c.205]

Эффекты реламинаризации турбулентного пограничного слоя под действием отрицательного градиента давления мало исследованы. На основе анализа экспериментальных данных в [32, 33] предложены следующие локальные критерии реламинаризации [c.559]

Здесь 0 — начальная толщина пограничного слоя, а I — протяженность области, в которой действует градиент давления. Значения = 3( 0 и (7 = 0.5 соответствуют условиям экспериментального исследования, выполненного в работе [32]. Результаты расчета трения на стенке (7/ и толщины потери импульса в в области действия градиента сопоставлены на рис. 9 с опытными данными из работы [32]. Отметим, что при этом максимальные значения параметров К и Ар значительно превышали критические значения (6.1), между тем полной реламинаризации течения не наступило. Турбулентная вязкость г/, а формпараметр Н профиля скорости в полном соответствии с результатами экспериментов [32] не превысил значения 1.6. [c.560]

В гл. 1 указывалось, что вязкость и положительный градиент давления являются двумя определяющими факторами, существенно влияющими на отрыв потока. Как показал Вайзе [1], отрыв потока газа, как и отрыв потока жидкости, можно предотвратить, удаляя пограничный слой путем его отсоса со стенок канала, т. е. устранение действия вязкости предотвращает отрыв потока. Поскольку при сверхзвуковых скоростях формируются скачки уплотнения и давление за скачком повышается до гораздо более высокого уровня, чем в тех же условиях в дозвуковом потоке, при сверхзвуковых скоростях более резко выражен положительный градиент давления в направлении течения. [c.229]

Иллингворт [44] предложил приближенное аналитическое решение для отрыва ламинарного пограничного слоя газа с учетом теплообмена и переменных скорости внешнего течения и температуры стенки, но в примерах, к которым приложим излагаемый здесь метод, рассматривается только случай постоянной температуры стенки. Градиент давления вызывает отрыв, а также уменьшение или увеличение толщины пограничного слоя в основном путем воздействия на газ вблизи стенки. Его действие усиливается, только если температура газа выше и, следовательно, он легче, чем в основном потоке. Этот эффект соответственно ослабляется, если отношение температуры в потоке к температуре стенки больше единицы. [c.117]

Так называемый эффект заполнения сетки достаточен для предотвращения отрыва или же присоединения оторвавшегося потока даже в случае сильно развитого отрыва потока в диффузоре. Заполнение подразумевает использование всего объема диффузора либо вследствие выбора формы диффузора, либо благодаря действию сетки. В этом смысле заполнение означает отсутствие отрыва, поэтому условие заполнения можно определить как подобие распределения скорости в каждом сечении диффузора ее распределению на входе. Согласно исследованию Шубауэра и Шпан-генберга [31], при дозвуковых скоростях отклонение потока сетками к стенкам сопровождается увеличением градиента скорости и напряжения трения на стенке. Процесс обтекания сетки тесно связан с процессами в турбулентном пограничном слое, и сетка может предотвратить отрыв либо за счет увеличения градиента скорости по нормали к стенке, либо за счет уменьшения градиента давления вдоль стенки, либо за счет этих обоих эффектов. [c.212]

Из формулы (102) следует, что знак приращения скорости в пограничном слое будет таким же, как и во внещнем потоке, а интенсивность приращения определяется отнощением Мо/ . Как видно, при изменении скорости внешнего потока скорости в пограничном слое изменяются тем больше, чем меньше скорость в рассматриваемой точке пограничного слоя. Поскольку изменение скорости внешнего потока вызывает соответствующие изменения давления, то часто говорят о влиянии интенсивности изменения (градиента) давления на формирование пограничного слоя. В сходящемся потоке имеет место отрицательный градиент давления, т. е. Ар < О, а Аио > О, поэтому в таком потоке профиль скорости в пограничном слое по длине становится все более наполненным. В расходящемся потоке существует положительный градиент давления, т. е. Ар > О, а Аио < О, поэтому по длине пограничного слоя профиль скорости становится менее наполненным. Градиент скорости по нормали к поверхности, а следовательно, и напряжение трения по длине такого слоя убывают до тех пор, пока в некоторой точке 5 поверхности не станут равными нулю (рис. 21, а). В этой точке происходит отрыв пограничного слоя от поверхности. Ниже точки отрыва под действием обратного перепада давления вдоль поверхности возникает возвратное течение. [c.79]

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]

Образование турбулентного следа обычно бывает связана с тормозящим действием отрицательного продольного градиента давления в течении жидкости. Рассмотрим, например, обтекание прямого круглого цилиндра течением без циркуляции, перпендикулярным к оси цилиндра (см. рис. 2.2, на котором изображена обтекание верхней части цилиндра). Вне пограничного слоя жидкость можно считать идеальной, а ее движение — безвихревым. Линии тока этого потенциального движения более всего сгуща- [c.70]

Отрыв пограничного слоя под действием отрицательного продольного градиента давления может объяснить влияние возмущений на значение Явхсп В самом деле, это влияние в значительной степени связано с тем, что возмущения [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...