Устойчивость ламинарного течения в пограничном слое

Теоретические исследования устойчивости ламинарного течения в пограничном слое (см., например, [10], [4]) показали, что значения критических чисел Рейнольдса по порядку близки к экспериментальным значениям, полученным при течении в трубах. Приближенно можно считать, что переход от ламинарного к турбулентному течению в пограничном слое при внешнем обтекании тел (для пластины) происходит при значениях Не р = в пределах [c.583]

Ламинарное движение в пограничном слое, как и всякое другое ламинарное течение, при достаточно больших числах Рейнольдса становится в той или иной степени неустойчивым. Характер потерн устойчивости в пограничном слое аналогичен потере устойчивости при течении по трубе ( 28). [c.238]

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской поверхности. При движении жидкости вдоль плоской поверхности профиль распределения продольной скорости поперек потока изменяется по мере удаления от передней кромки пластины. Если скорость в ядре потока и о, то основное изменение ее происходит в пограничном слое толщиной б, где скорость уменьщается от vvo до и,. = О на поверхности пластины. Течение в пограничном слое может быть как ламинарным, так и турбулентным. Режим течения определяется критическим значением критерия Рейнольдса, нижний предел которого для ламинарного пограничного слоя равен Re p = 8 Ю , а при Re > 3 10 вдоль пластины устанавливается устойчивый турбулентный режим течения. При значениях 8 10 < Re < 3 10 режим течения — переходный (рис. 2.30). [c.170]

При дозвуковом обтекании, напротив, возможна турбулизация пограничного слоя. Положение точки турбулизации зависит от ряда факторов (числа Re, начальной турбулентности потока, шероховатости поверхности и т. д.). Исключение, как было показано выше, составляет течение с малыми числами Re, когда, как и в случае сверхзвукового обтекания, течение в пограничном слое носит устойчивый ламинарный характер. [c.499]

Предварительные замечания. Результаты, изложенные в главе XVI,. в принципе доказали пригодность теории устойчивости, основанной на методе-малых колебаний, для исследования перехода ламинарного течения в турбулентное. Это дает основание ожидать, что при помощи этой теории можно выяснить, какие другие параметры, кроме рассматривавшегося до сих пор числа Рейнольдса, существенно влияют на переход ламинарного течения в турбулентное. В 2 главы XVI уже было коротко сказано, что градиент давления внешнего течения оказывает очень большое влияние на устойчивость пограничного слоя, а тем самым и на переход течения в пограничном слое на обтекаемом теле из ламинарной формы в турбулентную. А именно, падение давления стабилизует пограничный слой, а повышение давления, наоборот, понижает устойчивость пограничного слоя. [c.450]

В последние годы приобрели интерес вопросы воздействия на течение в пограничном слое посредством отсасывания или сдувания обтекающей среды и влияния этого воздействия на переход течения из ламинарной формы в турбулентную (см. главу XIV). Отсасывание повышает, а сдувание, наоборот понижает устойчивость пограничного слоя. [c.450]

На рис. 8-12 приведены результаты измерений в пограничном слое на спинке профиля ТС-2А. Значительная конфузорность каналов этой решетки (.рис. 8-12,а) создает благо<приятные условия для сохранения ламинарного режима в слое. Однако при выходе в косой срез (хсп = 0,5) ламинарный слой теряет устойчивость и переходит в турбулентный. Зона перехода вполне удовлетворительно определяется описанным в гл. 5 способом и занимает около 4% общего обвода профиля. Далее течение в пограничном слое носит явно выраженный турбулентный характер (рис. 8-12,6). За областью перехода Б косом срезе на спинке отмечается интенсивное нарастание толщины потери импульса. [c.478]

Переход ламинарного режима в турбулентный кратко описан в п. 6.6 для течения в круглых трубах. Он наблюдается и при течениях в каналах разной формы, конфузорах, диффузорах, в пограничном слое при обтекании тел, в свободных струях. Хотя переходные явления для каждого класса потоков имеют некоторую специфику, но в основе любого из них лежит потеря устойчивости ламинарного течения, которая наступает при достижении определенных значений гидродинамических параметров. [c.359]

Исследование устойчивости ламинарной формы течения на криволинейной стенке носит более сложный характер, чем на пластинке,так как связано с воздействием на это течение продольного градиента давления в свободном потоке. При этом такое воздействие проявляется лишь на форме профиля скоростей в пограничном слое. [c.95]

Путем отсоса пограничного слоя можно повлиять на переход ламинарного течения в турбулентное. Отсос пограничного слоя внутрь тела позволяет отодвинуть точку перехода вниз по течению и тем самым уменьшить сопротивление трения. При этом увеличение скорости отсасываемой части газа приводит к возрастанию затрат энергии на отсос. По достижении некоторой оптимальной скорости отсоса ламинарное течение становится абсолютно устойчивым и дальнейшее увеличение скорости, а следовательно, затрачиваемой энергии на отсос становится нецелесообразным, так как приводит лишь к снижению эффективности отсоса. [c.439]

Конкретный режим зависит от многих факторов, среди которых главным, по-видимому, является соотношение мел<-ду силами инерции и силами вязкости, характеризуемое числом Рейнольдса. При сравнительно низких его значениях ламинарное течение оказывается устойчивым, и все возмущения, вносимые в пограничный слой как со стороны внешнего потока, так и со стороны обтекаемой поверхности, быстро затухают. В этом случае вязкость потока играет стабилизирующую роль. Однако с приближением к некоторому критическому числу Рейнольдса можно наблюдать периодическое нарушение ламинарного режима. Внутри пограничного слоя образуются небольшие области (турбулентные пятна), где разрушается слоистое течение за счет возникающего поперечного переноса массы. Турбулентные пятна появляются через неправильные промежутки времени и весьма неравномерно распределены по пограничному слою. С увеличением Re растет как число этих пятен, так и частота их следования, пока все течение в пристеночной области не приобретает гомогенной структуры. Мгновенные скорости в этом случае меняются с течением времени по очень сложному закону, но среднестатистические их значения от времени не зависят. Этот новый тип течения получил название турбулентного. [c.164]

Устойчивость ламинарного течения 125, 148, 170— 173, 200, 22о—227 --- в пограничном слое 228 [c.479]

Об устойчивости ламинарных течений между параллельными стенками и в пограничном слое [c.412]

Течение жидкости в пограничном слое может быть ламинарное, когда ее частицы перемещаются слоями, и турбулентное, при котором эти частицы совершают пульсационные движения, приводящие к интенсивному перемешиванию слоев жидкости. Турбулентное течение возникает в результате потери устойчивости ламинарного течения. Условие перехода ламинарного течения в турбулентное определяется некоторым критическим числом Рейнольдса [c.58]

Турбулентность принадлежит к числу очень распространенных и, вместе с тем, наиболее сложных явлений природы, связанных с возникновением и развитием организованных структур (вихрей различного масштаба) при определенных режимах движения жидкости в существенно нелинейной гидродинамической системе. Прямое численное моделирование турбулентных течений сопряжено с большими математическими трудностями, а построение общей теории турбулентности, из-за сложности механизмов взаимодействующих когерентных структур, вряд ли возможно. При потере устойчивости ламинарного течения, определяемой критическим значением числа Рейнольдса, в такой системе возникает трехмерное нестационарное движение, в котором, вследствие растяжения вихрей, создается непрерывное распределение пульсаций скорости в интервале длин волн от минимальных, определяемых вязкими силами, до максимальных, определяемых границами течения. На условия возникновения завихренности и структуру развитой турбулентности оказывают влияние как физические свойства среды, такие как молекулярная вязкость, с которой связана диссипация энергии в турбулентном потоке, так и условия на границе, где наблюдаются тонкие пограничные вихревые слои, неустойчивость которых проявляется в порождении ими вихревых трубок. Турбулизация приводит к быстрому перемешиванию частиц среды и повышению эффективности переноса импульса, тепла и массы, а в многокомпонентных средах - также способствует ускорению протекания химических реакций. По мере накопления знаний о разнообразных природных объектах, в которых турбулентность играет значительную, а во многих случаях определяющую роль, моделирование этого явления и связанных с ним эффектов приобретает все более важное значение. [c.5]

Закончив на этом описание основных физических явлений, возникающих при течениях с очень малой вязкостью, и изложив тем самым в самых кратких чертах теорию пограничного слоя, мы перейдем в следующих главах к построению рациональной теории этих явлений на основе уравнений движения вязкой жидкости. В настоящей части книги (в главе III) мы составим общие уравнения движения Навье — Стокса, а во второй части сначала выведем из уравнений Навье — Стокса путем упрощений, вытекающих из предположения о малой величине вязкости, уравнения Прандтля для пограничного слоя, а затем перейдем к интегрированию этих уравнений для ламинарного пограничного слоя. Далее, в третьей части книги, мы рассмотрим проблему возникновения турбулентности (переход от ламинарного течения к турбулентному) с точки зрений теории устойчивости ламинарного течения. Наконец, в четвертой части книги мы изложим теорию пограничного слоя для вполне развившегося турбулентного течения. Теорию ламинарного пограничного слоя можно построить чисто дедуктивным путем, исходя из дифференциальных уравнений Навье — Стокса для движения вязкой жидкости. Для теории турбулентного пограничного слоя такое дедуктивное построение до сегодняшнего дня невозможно, так как механизм турбулентного течения вследствие его большой сложности недоступен чисто теоретическому исследованию. В связи с этим при изучении турбулентных течений приходится в широкой мере опираться на экспериментальные результаты, и поэтому теория турбулентного пограничного слоя является, вообще говоря, полуэмпирической. [c.53]

Еще до первых успехов теории устойчивости проблема перехода была очень тщательно исследована экспериментально Л. Шиллером [ ], главным образом для течения в трубе. Исследования Л. Шиллера привели к созданию полуэмпирической теории перехода, основанной на представлении, что как при течении в трубе, так и в пограничном слое переход ламинарной формы течения в турбулентную обусловливается в основном возмущениями конечной величины. В случае трубы эти возмущения возникают при входе в нее, в случае же пограничного слоя они с самого начала находятся во внешнем течении. Особенно широко это направление было развито теоретически Дж. И. Тэйлором [ ]. [c.439]

Далее выяснилось, что при течениях с очень большой скоростью, когда текущую среду следует рассматривать как сжимаемую, подвод или отвод тепла через обтекаемую стенку (нагревание или охлаждение) оказывает большое влияние на переход ламинарного течения в турбулентное. Передача тепла от течения к стенке значительно стабилизует пограничный слой, передача же тепла от стенки течению, наоборот, сильно понижает устойчивость пограничного слоя. [c.450]

В главе XIV мы уже отметили, что отсасывание ламинарного пограничного слоя является весьма эффективным средством для уменьшения сопротивления трения. Так же, как и падение давления в направлении течения, рассмотренное в предыдущем параграфе, отсасывание стабилизует ламинарный пограничный слой, и уменьшение сопротивления достигается при этом в результате предупреждения перехода ламинарной формы течения в турбулентную. Действие отсасывания проявляется двояким образом. Во-первых, отсасывание уменьшает толщину пограничного слоя, а более тонкий пограничный слой имеет меньшую наклонность к переходу в турбулентное состояние, чем толстый пограничный слой. Во-вторых, отсасывание ламинарного пограничного слоя создает в нем такие профили скоростей, которые обладают более высоким пределом устойчивости, т. е. более высоким критическим числом Рейнольдса, чем профили скоростей в пограничном слое без отсасывания. [c.465]

Как видим, значение критического числа Рейнольдса для пограничного слоя на плоской пластине и для трубы имеют один и тот же порядок. Разница заключается в том, что вдоль достаточно длинной пластины режим течения в пограничном слое изменяется. На малых расстояниях от передней кромки пластины толщина пограничного слоя мала (бСбкр) и в пограничном слое сохраняется устойчивое ламинарное течение с молекулярным механизмом переноса. При увеличении толщины ламинарного пограничного слоя до критической величины бкр при расстоянии лгкр устойчивость ламинарного течения в пограничном слое нарушается и появляется участок переходного течения, где хаотически во времени сменяются ламинарный и турбулентный режимы течения. За переходным уча- [c.275]

Из этого соотношения видно, что в области повышения давления dpidx > 0) при отсасывании, вследствие того что Уо < О, кривизна профиля скоростей на стенке уменьшается. На основании сказанного в главе VH это означает, что точка отрыва перемещается вниз по течению, а это, как мы увидим в главе XVII, приводит к повышению устойчивости пограничного слоя. Оба эти эффекта отсасывания — предупреждение отрыва и перемещение точки перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное в сторону больших чисел Рейнольдса — подтверждаются экспериментами. [c.358]

Графики фиг. 7 иллюстрируют влияние нагрева за затягивание ламинарнотурбулентного перехода. На фиг. 7, а приведены зависимости величин у, 5 и г) от суммарной мощности нагревательных элементов W, полученные в сечении х = 0.9 м при скорости и = 29.8 м/с (Re, =2 10 м ), обеспечивающей устойчиво турбулентное течение в пограничном слое при испытаниях без нагрева (см. кривую 2, фиг. 6, а). В ходе всего опыта мощность нагревательного элемента = 0.8 кВт. Увеличение мощности до 1.44 кВт достигалось включением нагревательного элемента 2, а далее за счет нагревательного элемента / при W2 = 0.53 кВт. Рост пульсационной S и падение постоянной г составляющих сигнала термоанемометра сразу после включения нагрева указывали на значительную ламинаризацию пограничного слоя. При W = . 2 кВт ламинарный режим течения в пограничном слое сохранялся более 80% времени наблюдения (у 0.2), а при VV" = 1,8 кВт был все время (у= 0). Изменения величин 5 и у по длине области перехода для наибольшей мощности нагревателей (1,97 кВт) показаны на фиг, 7, 6. Ламинарно-турбулентный переход начинался в точке Х() = 0.92 м (R () = 1.8 10 ), X = 1.01 м (Re = 2 10 ) конец области перехода выходил из зоны измерений. Число Рейнольдса перехода за счет нагрева возрастало примерно на 40%. [c.40]

На скользящем или стреловидном крыле очень большого удлинения отрыв потока рассчитывается по поперечной составляющей скорости независимо от продольного обтекания. В случае прямой стреловидности возрастает поверхность, занятая устойчивым ламинарным течением, и уменьшается подъемная сила, при которой наступает отрыв [23]. Например, в соответствии с теорией двумерного обтекания, если на крыле возникают обратные течения в пограничном слое и создается максимальная подъемная сила при = 1,4, то при угле скольжения 45° возникает отрыв, сопровождаемый полностью развитым стенанием пограничного-слоя в направпении размаха, при С = 0,7. При угле скольжения 60° коэффициент максимальной подъемной силы падает еще больше, почти до значения 0,35. [c.127]

В дальнейшем расчет границы области неустойчивости (и других характеристик развития волновых возмущений) для ламинарного пограничного слоя на плоской пластине неоднократно повторялся и другими авторами с привлечением заметно более совершенной вычислительной техники — см., например, обзоры таких исследований в книгах Бетчова и Криминале (1967), Левченко, Володина и Гапонова (1975), Дразина и Рида (1981), Качанова, Козлова и Левченко (1982), Жигулева и Тумина (1987). Эти обзоры включают также детальное (и сопровождающееся рядом ссылок на оригинальные работы) обсуждение методов учета в теории гидродинамической устойчивости слабой непараллельности течения в пограничном слое и получаемых при таком учете более [c.112]

Сохранение ламинарного течения приданием стенке специальной формы (ламинаризованные профили). С сохранением в пограничном слое ламинарной формы течения посредством отсасывания весьма сходен способ, осуществляемый посредством придания обтекаемой стенке специальной формы. И этот способ предназначен для уменьшения сопротивления трения путем перемещения точки, в которой течение в пограничном слое из ламинарного становится турбулентным, вниз по течению. Установлено, что в пограничном слое переход ламинарного течения в турбулентное сильно зависит от градиента давления внешнего течения. При понижении давления в направлении течения переход ламинарного течения в турбулентное в пограничном слое происходит при значительно более высоких числах Рейнодьдса, чем при возрастании давления в направлении течения. Понижение давления во внешнем течении сильно увеличивает, а повышение давления, наоборот, сильно уменьшает устойчивость ламинарного пограничного слоя. Это обстоятельство используется для уменьшения сопротивления трения крыльев. Для этой цели сечение с наибольшей толщиной профиля отодвигается далеко назад, что обеспечивает на большей части профиля падение давления, а вместе с тем — и сохранение ламинарного пограничного слоя. К этому вопросу мы еще вернемся в главе XVII. [c.356]

Рэйли вывел этот критерий, т. е. роль точки перегиба, только как необходимое условие для возникновения неустойчивых колебаний. Впоследствии В. Толмин 1 ] доказал, что этот критерий дает также достаточное условие для существования нарастающих колебаний. Этот критерий имеет фундаментальное значение для всей теории устойчивости, так как он — до внесения поправки на влияние вязкости — дает первую грубую классификацию всех ламинарных течений с точки зрения их устойчивости. Практически весьма важно следующее обстоятельство существование точки перегиба у профиля скоростей непосредственно связано с градиентом давления течения. При течении в суживающемся канале (рис. 5.14), когда имеет место падение давления в направлении течения, получается целиком выпуклый, заполненный профиль скоростей без точки перегиба. Наоборот, при течении в расширяющемся канале, когда имеет место повышение давления в направлении течения, получается урезанный профиль скоростей с точкой перегиба. Такая же разница в форме профиля скоростей наблюдается и в ламинарном пограничном слое на обтекаемом теле. Согласно теории пограничного слоя, профили скоростей в области падения давления не имеют точки перегиба наоборот, в области повышения давления они всегда имеют точку перегиба (см. 2 главы VII). Следовательно, точка перегиба профиля скоростей играет в вопросе об устойчивости пограничного слоя такую же роль, как и градиент давления внешнего течения. Для течения в пограничном слое это означает падение давления благоприятствует устойчивости течения, повышение же давления, наоборот, способствует неустойчивости. Отсюда следует, что при обтекании тела положение точки минимума давления оказывает решающее влияние на положение точки перехода ламинарного течения в турбулентное. В первом, грубом приближении можно считать, что положение точки минимума давления определяет положение точки перехода, а именно точка перехода лежит немного ниже по течению точки минимума давления. [c.429]

В настоящее время теоретически достаточно полно исследованы условия возникновения первой области, т. е. условия устойчивости ламинарного пограничного слоя. Результатом этого исследования является определение теоретического критического числа Рейнольдса (предела устойчивости). Знание этого числа еще не дает возможности указать начало развитого турбулентного течения, т. е. положение точки перехода и соответствующее значение критического числа Рейнольдса. Проблема эта изучена недостаточно полно, и в последнее время особенно широкое развитие получили различные методы исследований перехода в аэродинамических трубах, при помощи которых получена достаточно обширная информация о возникновении турбулентности. Найденное при таких исследованиях положение точки перехода принято обычно характеризовать экспериментальным критическим числом Рейнольдса. Несмотря на известную ограниченность, расчетные методы теории устойчивости имеют большое практическое значение. Они позволяют сравнивать ламинарные пограничные слои с точки зрения возникающих явлений, обусловливающих переход в турбулентное состояние, определять вид обтекаемой поверхности, обеспечивающий сохранение устойчивого ламинарного течения (ламинаризированные профили), отыскивать условия такого сохранения другими методами (в частности, при помощи отсоса пограничного слоя). [c.89]

На участке до некоторого сечения В—В структура потока в пограничном слое соответствует ламинарному течению характерная эпюра скоростей на этом участке показана на рис. 5.8 (в сечении А—А). Правее сечения В—В устойчивость ламинарного течения нарушается, и оно постепенно переходит в турбулентное. Расстояние Хкр зависит главным образом от степени турбулентности невозмущенного потока и шероховатости твердой поверхности. Критерием перехода ламинарного режима в турбулентный принято считать число Рейнольдса Кекр = = UaoA кp/v. Порядок величины критического числа Рейнольдса находится в пределах 10 —10 . [c.244]

Ещё более сложные и разнообразные процессы обнаруживаются при переходе от ламинарного течения к турбулентному в пограничных слоях вблизи твёрдых поверхностей. В простейшем случае пограничного слоя на плоской пластине его толщина 5 v.v/ o и локальное число Рейнольдса Re-buo/v растут с расстоянием. y вдоль потока. Линейный анализ устойчивости показывает, что достаточно слабые возмущения, распространяясь вдоль потока, должны неизбежно затухать. Поэтому, как и в случае течения Пуазёйля с докритич. неустойчивостью, на характер перехода влияет уровень возмущений в набегающем потоке, запускающих нелинейные механизмы, а в переходной области также наблюдаются турбулентные пятна, хотя и с несколько отличающимися параметрами. При заданий регулярных нач. двумерных возмущений (капр., с помощью вибрирующей ленты) с ростом Re (т. е. [c.179]

Степень турбулентности Ео определяет добавочные возмущения, которые действуют на пограничный слой со стороны его внешней границы. Чем больше значение Ес, тем меньше размеры переходной области и ниже критическое значение Re. Положение переходной области и ее размеры заметно меняются в зависимости от характера внешнего течения. Если скорость в направлении движения жидкости падает, а давление растет dp/dx>0), т. е. имеет место диффузор-ное течение, устойчивость ламинарного течения резко снижается и переход к турбулентному течению происходит при более низких значениях Re, чем в случае безградиентного течения. Наоборот, при конфузорном течении область перехода сдвигается в зону более высоких значений, Re и одновременно растет ее протяженность. Стабилизирующее влияние ускоряющихся потоков очень велико и объясняется резким увеличением сил трения в пристеночной области. При некоторых условиях под действием возрастающих вязких напряжений происходит не только расширение области ламинарного течения, но и полное гашение уже развившегося турбулентного режима. Внешнее течение при ламинарном пограничном слое характеризуется обычно безразмерным параметром следующего вида f=(dujdx) . Тогда для оценки величины Re Kp2 можно воспользоваться полуэмпирической формулой А. П. Мельникова, которая одновременно учитывает влияние обоих рассмотренных факторов [c.166]

Некоторые результаты исследования перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный получены при применении соображений устойчивости. Ламинарное течение устойчиво, если возмущения со временем затухают, если же они нарастают, то ламинарное течение по достижении некоторого предельного состояния становится неустойчивым и может произойти переход ламинарного течения в турбулентное. Эти рассуждения применимы и к явлению перехода ламинарного слоя в турбулентный. Теорию устойчивости ламинарного пограничного слоя предложили в 1946 г. Л. Лиз и Линь Цзя-цзяо. Однако эти теоретические исследования не давали полного представления о механизме перехода. И если, как считал Карман в 1958 г., математическая теория устойчивости ламинарного пограничного слоя обнаруживала блестящее согласие с опытом в той части, где описываются затухание и нарастание колебаний, то это не означает, что мы действительно понимаем механизм перехода Не лучшее положение наблюдалось и в теории турбулентного пограничного слоя газа — не имелось достаточного количества экспериментальных данных для разработки полуэмпирических методов, для приближенного расчета характеристик такого слоя. Некоторый сдвиг наметился после работ советских ученых Ф. И. Франкля и В. В. Войшеля (1937), которые вывели формулы распределения скоростей и закон трения в турбулентном пограничном слое с учетом влияния числа Мкр и теплопередачи В 1940 г. [c.325]

В 2 было указано, что исследование устойчивости ламинарного плоско-параллельного течения между параллельными стенками и в пограничном слое по методу малых колебаний сводится к решению дифференциального уравнения (2.9) для функции тока возмущения. Обо начая характерную скорость течения через и, характерный размер через I, вводя число Рейнольдса [c.412]

Для всей механики жидкости и газа фундаментальное значение имеет явление перехода ламинарной формы течения в турбулентную. Впервые это явление было подробно исследовано О. Рейнольдсом в восьмидесятых годах прошлого столетия при изучении движения воды в трубах. В 1914 г. Л. Прандтлю удалось экспериментальным путем, на примере обтекания шара, показать, что течение внутри пограничного слоя также может быть либо ламинарным, либо турбулентным и что процесс отрыва потока, а вместе с тем и вся проблема сопротивления зависят от перехода течения внутри пограничного слоя из ламинарной формы в турбулентную. В основе теоретического исследования такого перехода лежит предположение О. Рейнольдса о неустойчивости ламинарного течения. В 1921 г. такими исследованиями занялся Л. Прандтль. В 1929 г. В. Толмину после ряда неудачных попыток удалось впервые теоретически вычислить критическое число Рейнольдса для плоской пластины, обтекаемой в продольном направлении. Однако потребовалось еще свыше десяти лет, прежде чем теория Толмина Morjfa быть подтверждена очень тщательными экспериментами X. Драйдена и его сотрудников. Теория устойчивости пограничного слоя позволила объяснить влияние на переход ламинарной формы течения в турбулентную также других факторов (градиента давления, отсасывания, числа Маха, теплопередачи). Эта теория получила важное пр-именение, в частности, при исследовании несущих профилей с очень малым сопротивлением (так называемых лами-наризованных профилей). [c.17]

Предварительные замечания. Теоретические исследования, имевшие целью объяснить описанное выше явление перехода ламинарного течения в турбулентное, начались уже в прошлом столетии, но к успеху привели только в 1930 г. В основе всех этих исследований лежит представление, чтоI ламинарное течение подвергается воздействию некоторых малых возмущений, в случае течения в трубе связанных, например, с условиями при входе в трубу, а в случае пограничного слоя на обтекаемом теле — с шероховатостью стенки или с неравномерностью внешнего течения. Каждая теория стремилась проследить за развитием во времени возмущений, наложенных на основное течение, причем форма этих возмущений особо определялась в каждом отдельном случае. Решающим вопросом, подлежавшим решению, было установление того, затухают или нарастают возмущения с течением времени. Затухание возмущений со временем должно было означать, что основное течение устойчиво наоборот, нарастание возмущений со временем должно было означать, что основное течение неустойчиво и поэтому возможен его переход в турбулентное течение. Таким путем пытались создать теорию устойчивости ламинарного течения, которая позволяла бы теоретически вычислить критическое число Рейнольдса для заданного ламинарного течения. Предпосылкой для создания такой теории служило впервые высказанное О. Рейнольдсом следующее предположение ламинарное течение, представляя собой решение гидродинамических дифференциальных уравнений и являясь поэтому всегда возможным течением, после перехода через определенную границу, а именно после достижения числом Рейнольдса критического значения, становится неустойчивым и переходит в турбулентное течение. [c.422]

Некоторые старые измерения перехода ламинарного течения в турбулентное. Теория устойчивост] [, изложенная в предыдущей главе, впервые дала для предела устойчивости критическое число Рейнольдса такого же порядка, как и экспериментальные исследования. Согласно представлениям этой теории, малые возмущения, для которых длина волны, а также частота лежат в некоторых вполне определенных интервалах, должны нарастать, в то время как возмущения с меньшей или большей длиной волны должны затухать при условии, что число Рейнольдса больше некоторого предельного значения. При этом особо опасными должны быть длинноволновые возмущения, длина волны которых в несколько раз больше толщины пограничного слоя. Далее, принимается, что нарастание возмущений приводит в конце концов к переходу ламинарной формы течения в турбулентную. Процесс нарастания колебаний является своего рода связующим звеном между теорией устойчивости и экспериментально наблюдаемым переходом ламинарного течения в турбулентное. [c.439]

Сильное влияние градиента давления на устойчивость и на нарастание малых возмущений, предсказанное теорией устойчивости, очень хорошо подтверждено экспериментально Г. Б. Шубауэром и Г. К. Скрэмстедом в их работе, упомянутой в 4 главы XVI. На рис. 17.1 изображена осциллограмма пульсаций скорости в пограничном слое на плоской стенке при наличии градиента давления. Верхняя половина рисунка показывает, что падение давления на 10% от динамического давления влечет за собой полное затухание пульсаций. Из нижней же половины рисунка видно, что последующее повышение давления всего на 5% приводит не только к сильному нарастанию колебаний, но и к быстрому переходу ламинарной формы течения в турбулентную (необходимо обратить внимание на то, что две последние строки осциллограммы изображены в уменьшенном масштабе по сравнению с остальными строками). [c.452]

Для теоретического исследования перехода ламинарной формы течения в турбулентную в пограничном слое с отсасыванием К. Буссман и Г. Мюнц [ произвели расчет устойчивости асимптотического профиля скоростей способом, изложенным в главе XVI, и получили для критического числа Рейнольдса очень высокое значение [c.466]

Предварительные замечания. Все теоретические и экспериментальные результаты по переходу ламинарной формы течения в турбулентную, изложенные в предыдущих параграфах, относятся к течениям с умеренной скоростью (несжимаемые течения). В настоящее время в связи с запросами авиационной техники усиленно исследуется влияние сжимаемости текущей среды на переход ламинарной формы течения в турбулентную. В сжимаемых течениях важным фактором, влияющим на переход ламинарной формы течения в турбулентную, является, наряду с числом Маха, теплопередача между обтекаемой стенкой и текущей средой. В несжимаемых течениях теплопередача между стенкой и текущей средой происходит только в том случае, когда температура стенки поддерживается на более высоком или более низком уровне, чем температура протекающей жидкости. В сжимаемом течении на теплопередачу между стенкой и текущей средой сильное влияние оказывает тепло, выделяющееся в пограничном слое вследствие трения (см. главу XIII). В сжимаемом течении, наряду со скоростным пограничным слоем, всегда образуется температурный пограничный слой, оказывающий существенное влияние на устойчивость динамического пограничного слоя. Как показывают излагаемые ниже теоретические и экспериментальные результаты, теплопередача от пограничного слоя к стенке действует стабилизующим образом, т. е. приводит к повышению критического числа Рейнольдса теплопередача же от стенки к пограничному слою, наоборот, уменьшает устойчивость пограничного слоя, следовательно, приводит к понижению критического числа Рейнольдса. [c.474]

Они показывают, что повышение температуры стенки влечет за собой тем большее понижение критического числа Рейнольдса, чем выше степень турбулентности внешнего течения. Этого и следовало ожидать на основании сказанного в 4 главы XVI о влиянии степени турбулентности на переход ламинарного течения в турбулентное. Исследованию влияния нагревания стенки на устойчивость пограничного слоя посвящена также работа Р. В. Хиггинса и К. К. Паппаса [ ]. [c.476]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...