Вихри присоединенные поперечные

Чтобы получить направление силы Р , следует вектор скорости щ повернуть на угол л/2 в направлении, противоположном циркуляции. Эта сила называется подъемной или поперечной силой Жуковского. Она является результатом того перераспределения давлений по поверхности цилиндра, которое вызвано действием присоединенного к потенциальному потоку вихря. Определяемую формулой (7.41) поперечную силу можно получить и опытным путем, создав условия обтекания цилиндра, близкие к теоретическим. Этого можно достигнуть, если круглый цилиндр, обтекаемый потоком реальной жидкости, вращать вокруг своей оси. Тогда наблюдается картина обтекания, показанная на рис. 7.12, весьма сходная с теоретической (см. рис. 7.10), и возникает поперечная сила Жуковского (эффект Магнуса). Это позволяет предполагать, что не только для частного случая обтекания круглого цилиндра, но и для случаев обтекания тел других форм можно, внося в потенциальный поток некоторую систему вихрей, получать такие течения, которые близки к наблюдаемым и в которых действуют гидродинамические силы, совпадающие с измеряемыми в опытах. [c.229]

В сущности подъемная сила возникает из-за того, что давление на верхней поверхности крыла в среднем меньше, чем давление на его нижней поверхности. На крыле конечного размаха эта разница в давлениях должна исчезать у концов крыла, так что сверху и снизу имеют место поперечные градиенты давления противоположных знаков. Результатом является тенденция к возникновению на обеих поверхностях поперечных течений таких, что жидкость с нижней стороны крыла перетекает у его концов (торцов) па верхнюю сторону. Это поперечное течение приводит к возникновению концевых ( свободных ) вихрей, сбегающих с концов крыла, как показано на рис. 15-18. Фактически поперечное течение создает пелену свободных вихрей вдоль всего размаха крыла, но этот эффект наиболее резко выражен у концов крыла. Простой моделью крыла конечного размаха является вихревая система, в которой концевые свободные вихри соединяются с присоединенным вихрем крыла и с разгонным вихрем далеко вниз по потоку, образуя контур постоянной циркуляции. [c.415]

Когда крыло конечного размаха создает подъемную силу, на нем возникает система присоединенных вихрей, условие сохраняемости которых определяет появление продольных и поперечных свободных вихрей. Продольные вихри параллельны скорости набегающего потока, а их интенсивность определяется изменением циркуляции присоединенных вихрей по размаху крыла. Поперечные свободные вихри параллельны размаху крыла и возникают вследствие изменения циркуляции присоединенных вихрей во времени. После схождения с крыла элементы свободных вихрей перемещаются со скоростью набегающего потока, образуя отходящую от задней кромки крыла пелену вихрей. [c.429]

Рассмотрим профиль с хордой 26, который находится в равномерном потоке, имеющем скорость U. Поскольку циркуляция присоединенных вихрей изменяется во времени, профиль и его след описываются слоем плоских вихрей, показанных на рис. 10.1. За профилем вниз по потоку тянется пелена, состоящая из поперечных вихрей. Погонную интенсивность слоя вихрей на профиле обозначим уь, а в следе — Движение профиля зададим, указав вертикальное перемещение h (положительное вниз) точки профиля с координатой х = аЬ w геометрический угол атаки а (положительный при движении носка профиля вверх, см. рис. 10.2). Аэродинамический момент профиля также будем определять относительно точки с координатой X = аЬ. Вследствие движения профиля возникает относительная скорость протекания Wa (положительная вверх), равная [c.432]

Итак, расчет нагрузок на лопасти несущего винта по теории несущей линии связан с определением -индуктивных скоростей в сечениях от продольных и поперечных вихрей следа. Для определения скорости притекания потока к сечению лопасть заменяется присоединенным вихрем, расположенным вдоль линии четвертей хорд, а продольные свободные вихри, образующиеся вследствие изменения подъемной силы по размаху, продлеваются до присоединенного вихря. Индуктивная скорость подсчитывается в месте расположения присоединенного вихря. Простейшим и экономным в вычислительном отношении представлением сложной системы свободных вихрей лопасти является сетка из вихревых элементов конечной длины. Свернувшиеся концевые вихревые жгуты лопастей хорошо описываются сосредоточенным вихрем. На основе проведенного выше исследования обтекания профиля можно заключить, что модель несущей линии применима и при наличии в следе поперечных вихрей. При адекватном представлении расположенного близ лопасти участка пелены вихрей нестационарные аэродинамические эффекты могут быть рассчитаны достаточно верно, несмотря на то, что индуктивная скорость определяется лишь в одной точке по хорде (на присоединенном вихре). Для повышения точности результатов расчета пелену поперечных вихрей следует обрывать, не доходя до присоединенного вихря, на четверть хорды. Непрерывное распределение вихрей еле- [c.448]

При обтекании лопасти с образованием подъемной силы на ее поверхности возникает слой присоединенных вихрей. По закону сохранения завихренности в пространственном течении требуется, чтобы с лопасти в поток сходили свободные вихри, а именно комлевой и концевой вихревые жгуты, а при изменении циркуляции присоединенных вихрей по азимуту и радиусу— поверхность свободных вихрей (рис. 13.1). Вследствие изменения циркуляции присоединенных вихрей по радиусу в поток сходят элементы продольных вихрей, ориентированные по вектору относительной скорости в точке схода. Поверхностную интенсивность таких вихрей обозначим Vnp. Изменение циркуляции присоединенных вихрей по азимуту вызывает сход поперечных свободных вихрей, ориентированных вдоль радиуса. Поверхностную интенсивность этих вихрей обозначим Vnn. Величины 7пр и Vnn определяются выражениями [c.649]

Были опробованы различные модели вихревого следа. Интенсивные концевые вихри хорошо описываются с помощью прямолинейных вихревых отрезков, имеющих вязкое ядро конечных размеров (см. разд. 10,8), причем криволинейная форма вихревых нитей хорошо описывается ломаной из прямолинейных отрезков, соответствующих изменению азимута на 15—30°, Модель следа, в которой пелена вихрей, сходящих с внешней части лопасти, сворачивается в концевой вихрь, используется почти всеми авторами некоторые различия возникают при описании ядра вихря с целью устранения особенности индуктивной скорости в центре вихря. Моделирование же пелены продольных и поперечных вихрей, сходящей с внутренних сечений лопасти, отличается разнообразием. Эта часть пелены влияет гораздо слабее, чем концевые вихри, что открывает большие возможности выбора удовлетворительной по точности модели. Чаще всего применяется модель пелены в виде сетки дискретных вихрей, т. е. прямолинейные отрезки вихря используются, для моделирования не только концевых вихрей, но и пелены вихрей, сходящих с внутренних сечений лопасти (рис. 13.4). Такая модель пелены соответствует ступенчатому изменению циркуляции присоединенных вихрей лопасти как по радиусу, так и по ази- [c.655]

Здесь — текущий азимут, рассматриваемый как безразмерное время, а ф — безразмерное время существования данного элемента свободного вихря. Аналогично интенсивность элемента пелены поперечных вихрей равна разности циркуляций присоединенного вихря на двух соседних азимутах, отличающихся на Агр [c.656]

В работе [М.. 124] уточнено влияние близких к лопасти поперечных вихрей на поле индуктивных скоростей. Скорости от этих вихрей вычислялись только в одной точке по хорде, расположенной на присоединенном вихре (см. разд. 10.3). При этом для правильного отображения нестационарных аэродинамических эффектов пелена ближних вихрей продлевается до точки, отстоящей от присоединенного вихря на четверть хорды. Таким образом, при определении индуктивных скоростей от продольных вихрей интегрирование по ф ведется непосредственно от положения присоединенного вихря, а при определении скоростей от поперечных вихрей интегрирование начинается от значения Ф, меньшего, чем у присоединенного вихря, на величину с/4г. Интегрирование по г выполняется аналитически. [c.665]

Выравнивание давлений приводит к исчезновению подъемной силы, а следовательно, и циркуляции присоединенного вихря на концах крыла. Наличие перетекания воздуха с нижней поверхности на верхнюю образует на крыле поперечные течения, которые смываются с его поверхности набегающим потоком и, сходя с задней кромки крыла, образуют вихри. [c.302]

Система уравнений для определения неизвестных циркуляций поперечных присоединенных вихрей принимает вид [c.229]

Безразмерные относительные скорости на осях поперечных и продольных присоединенных вихрей в случае вращения крыла равны [c.229]

Первый вывод, который следует сделать из теоремы Жуковского, заключается в отсутствии составляющей силы, направленной вдоль движения жидкости, или, что все равно, направления движения тела по отношению к жидкости, т. е. отсутствии силы сопротивления. Этот важный факт составляет содержание парадокса Даламбера, о котором была речь в историческом очерке, помещенном во вводной части курса. Теорема Жуковского подтверждает парадокс Даламбера для любого плоского безвихревого движения идеальной жидкости как при наличии присоединенных вихрей , так и при отсутствии их. Единственной силой, действующей на обтекаемый профиль, оказывается поперечная движению тела сила, которая может быть названа подъемной или поддерживающей силой, так как именно эга сила обеспечивает подъем аэроплана в воздух, поддерживает его крыло при горизонтальном полете. [c.282]

Теперь нам надо выяснить, можно ли считать параллельными присоединенные вихри Da- Мы видели из выражения (15.6), что эти вихри перпендикулярны к скорости V в рассматриваемой точке профиля (см. фиг. 15.3). Но, поскольку крыло можно приближенно считать прямым и размах достаточно велик в сравнении со средней хордой крыла, а скорость V поперечного потока весьма мала по сравнению с V, последняя сохраняет направление, приблизительно параллельное средней плоскости, т. е. перпендикулярное к размаху. Следовательно, вихри 2 приблизительно параллельны размаху. Таким образом, наше предположение оказывается приемлемым, однако оно неверно для стреловидных, крыльев и потому в этом случае для решения задачи нам придется, как мы увидим в дальнейшем, прибегнуть к другим предположениям. [c.188]

Представлен анализ результатов численных экспериментов, в которых воспроизводится плоское течение около пластины, расположенной поперек восходящего потока жидкости. Температура пластины выше температуры жидкости. Рассмотрены течения жидкости с числом Прандтля 0.025 < Рг < 7 в диапазоне умеренных чисел Рейнольдса 25 < Ке < 100 и Ричардсона О < < 20. В этих условиях наблюдается два режима течения, различающиеся интенсивностью поперечных колебаний системы из пары присоединенных вихрей над пластиной и ближнего следа. На плоскости (Ке, л/Ш ) для разных чисел Рг установлены границы устойчивости этих режимов и характер перехода между ними. Обнаружено, что порядок расположения вихрей в следе над теплой пластиной может отличаться от расположения вихрей в дорожке Кармана в отсутствие сил плавучести. [c.56]

В обоих исследуемых режимах - в "тепловом факеле" и "вихревой дорожке" - симметрия относительно оси г нарушена, и происходят поперечные колебания течения в следе над пластиной (фиг. 2). В режиме "теплового факела" видимая амплитуда этих колебаний непосредственно над пластиной мала, но возрастает с высотой и достигает максимума на значительном удалении от пластины (в рассмотренном диапазоне условий при г > 5). В режиме "вихревой дорожки" амплитуда поперечных колебаний максимальна непосредственно над парой присоединенных вихрей или сразу за пластиной (при больших Ке. когда срыв вихрей происходит с кромок пластины). [c.58]

Рассмотрим профиль поперечной компоненты скорости м(0, г, О возмущенного течения вдоль оси г > О (х = 0), пример которого представлен на фиг.З. Обозначим через, (г) и и , (г) максимальное и минимальное значения м(0, г, О за -й период колебаний, для установившихся колебаний и+, (г) = -и , (г). Функции (г) и и , (г) равны нулю на пластине и могут иметь несколько экстремумов. Первые, отсчитываемые от пластины, экстремумы, (г) и и , (г) при не очень больших Яе располагаются ниже по течению от пары присоединенных вихрей. При больших Ке, когда поперечные колебания присоединенных вихрей интенсивны, в зоне присоединенных вихрей возникает дополнительный экстремум. [c.59]

В рассматриваемом течении действие силы плавучести при обтекании теплой пластины восходящим потоком приводит к двум противоположным по направленности эффектам. Оба они порождены тем, что при поперечных колебаниях пары присоединенных вихрей в сбрасываемых в след "комках завихренности" температура жидкости выше, чем в окружающем течении. [c.65]

Как показано в разд. 10.8.1, вихрь, находящийся под лопастью на расстоянии h, индуцирует скорость скоса потока (составляющую скорости, нормальную к поверхности лопасти), которая равна нулю в плоскости нормального сечения, содержащей вихрь, и достигает положительного максимума и отрицательного минимума по обе стороны от этой плоскости на расстоянии h от нее. Распределения циркуляции возникших присоединенных вихрей и нагрузки имеют в общем тот же вид, что и распределение индуктивной скорости (рис. 13.20), хотя из-за влияния несущей поверхности расстояние между максимумом и минимумом несколько больше 2h. Наличие градиента циркуляции присоединенных вихрей вдоль размаха лопасти указыйает на то, что в следе за лопастью возникают свободные вихри, вызванные концевым вихрем, сошедшим с. предыдущей лопасти. Эти дополнительные вихри параллельны концевому. Поэтому если концевой вихрь не перпендикулярен оси лопасти, то завихренность в следе имеет и радиальную составляющую (т. е. наряду с продольными свободными вихрями появляются поперечные свободные вихри). Кроме того, если вихрь не перпендикулярен оси лопасти, то содержащая его плоскость вследствие переноса вихря потоком смещается вдоль лопасти (в радиальном направлении), так что задача становится [c.683]

Дриз [D.73] разработал дисковую теорию винта, у которого циркуляция присоединенных вихрей описывается формулой Г = Го—risinijj, т. е. постоянна по радиусу и переменна по азимуту. В этом случае продольные свободные вихри образуют вихревой слой на поверхности цилиндра, целиком заполненного внутри поперечными свободными вихрями. Поскольку безразмерная скорость потока, обтекающего. сечения лопасти, равна г + л sin г 5, подъемная сила всей лопасти определяется интегралом [c.142]

Дриз рассчитал скорости, индуцируемые присоединенными, свободными продольными и свободными поперечными вихрями, обусловленными этой циркуляцией. При г = О и г = 0,75 индуктивные скорости были следующими [c.143]

Уп = (Л/й/2яио) Г = 7 /рЛио-Через Vo здесь обозначена средняя индуктивная скорость. Изменение циркуляции присоединенных вихрей по азимуту приводит к появлению радиальных поперечных вихрей внутри цилиндра. Их интенсивность определяется производной по времени от циркуляции присоединенных вихрей всех N лопастей, также распределенной-по вертикали на участке, проходимом вихрями [c.471]

На вутренней части лопасти циркуляция присоединенных вихрей в направлении комля плавно уменьшается до нуля. При этом с лопасти сходит пелена продольных свободных вихрей, направление вращения которых обратно концевому вихрю. Поскольку градиент изменения циркуляции присоединенных вихрей по радиусу невелик, сходящий с комля лопасти вихревой жгут обычно существенно слабее концевого жгута и более диф-фундирован. Если циркуляция присоединенного вихря изменяется по азимуту (при периодическом изменении нагрузок лопасти на режиме полета вперед или при переходном движении), с внутренней части лопаг-ти сходит и пелена поперечных вихрей. Элементы продольных и поперечных вихрей переносятся с местной скоростью потока воздуха, причем интенсивность в процессе такого переноса сохраняется постоянной. Скорость переноса вихрей слагается из скорости невозмущенного потока и скорости, индуцируемой самими вихрями пелены. При этом можно считать, что пелена вихрей переносится вниз (по нормали к плоскости диска винта) со скоростью, равной сумме средней индуктивной скорости и нормальной к диску винта составляющей скорости невозмущенного потока ). На режиме полета вперед эта составляющая скорости образуется при наклоне диска винта, а на осевых режимах она равна скорости полета. Принимается, что перенос элементов пелены назад (параллельно плоскости диска винта) происходит лишь со скоростью невозмущенного потока. Индуцируемые вихрями скорости существенно деформируют вихри при их движении. При этом на режиме полета вперед с каждой лопасти сходят скошенные назад спиралевидные деформирующиеся и перекручивающиеся вихри. Их форма на режимах висения и полета вперед рассмотрена в разд. 2.7.1 и 4.2. [c.651]

Поле безразмерных скоростей, циркуляции продольных присоединенных и свободных вихрей и вихревые структуры вычисляются аналогично случаю крыла без механизации. Удовлетворяя условию о ненротекании крыла и гипотезе Чаплыгина — Жуковского на передней и задней кромках, получаем систему уравнений для определения циркуляций поперечных вихрей и потребных углов [c.219]

В. В. Голубева (1935), в которой делалась попытка учесть обтекание боковых кромок крыла с помощью представления о поперечной циркуляции . Создание точной нелинейной теории крыла конечного размаха связано с большими трудностями, которые обусловлены существенным влиянием вязкости и отрыва на этих режимах. Поэтому для приближенных расчетов нелинейных характеристик обычно используются полуэмпирические методы, критерием применимости которых является согласие с результатами испытаний в некотором диапазоне геометрических параметров, таких как форма крыла в плане, угол атаки и т, п, В работе Г, Ф, Бураго (1944) вихревая поверхность заменяется одним несущим вихрем и граничные условия удовлетворяются по хорде в среднем. Угол скоса свободных вихрей принимается равным половине угла атаки приводится приближенная формула для коэффициента подъемной силы, из которой следует его квадратичная зависимость от угла атаки для очень малых удлинений, Н, Н. Поляхов и А, И. Пастухов (1959) дали возможность оценить не только подъемную силу, но и момент. У них крыло заменяется системой П-образных вихрей, причем угол скоса свободных вихрей цринимается равным углу атаки. С, Д, Ермоленко (1960) принял углы скоса П-образных вихрей на концах прямоугольного крыла равными индуктивным углам скоса потока от присоединенных и свободных вихрей. Метод обобщается им на случай крыла малого удлинения вблизи земли, К. К. Федяевский (1949) разработал приближенную теорию крыльев малого удлинения прямоугольной и эллиптической формы в плане, которая позволяет оценить не только подъемную силу и продольный момент, но также приращение [c.96]

Весьма существен тот факт, что единственной силой, действующей на профиль в плоскопараллельном безвихревом потоке идеальной несжимаемой жидкости, является перпендикулярная направлению набегающего потока илн, в обращенном движении, поперечная направлению движения профиля сила, которая может быть названа подъемной или поддерживающеей силон, так как именно эта сила обеспечивает подъем самолета в воздух, поддерживает его крыло прн горизонтальном полете. Подчеркнем отсутствие составляющей силы, направленной вдоль движения жидкости, или, что все равно, направления движения тела по отношению к жидкости, — силы сопротивления. Это представляет частный случай общего парадокса Даламбера. Теорема Жуковского подтверждает парадокс Даламбера для любого плоского безвихревого движения идеальной жидкости как при наличии присоединенных вихрей, так и при отсутствии их. Общее доказательство парадокса для пространственного течения будет дано в гл. VH. [c.245]

Опыт показывает, что на крыле конечного размаха, например на крыле самолета, циркуляция не сохраняется вдоль размаха, а достигает своего максимального значения посередине крыла и обращается в нуль на его концах. Объясняется это возможностью выравнивания давлений на иижней и верхней поверхностях крыла за счет возникающих перетеканий воздуха на концах крыла из области повышенного давления на нижней поверхностн в область разрежения на верхней. Выравнивание давлений приводит к исчезновению подъемной силы, а следовательно, и циркуляции присоединенного вихря на концах крыла. Наличие перетекания воздуха с нижней поверхности на верхнюю образует на крыле поперечные течения, которые смываются с его поверхности набегающим потоком н, сходя с задней кромки крыла, образуют вихри. [c.389]

Оба режима получаются в численном эксперименте после внесения в симмефичный режим малого возмущения, нарушающего симметрию течения относительно оси г. В настоящих экспериментах такое возмущение производится путем кратковременного наращивания ширины пластины с одной стороны на 0.1. Вносимое возмущение не является монохроматичным (с фиксированной частотой или длиной волны). Однако система, состоящая из пары присоединенных вихрей и ближнего следа, обладает собственной частотой поперечных колебаний, зависящей от Ке и 7 1. Поэтому откликом системы на внесенное возмущение симметрии относительно оси г (описанное выше или иного вида) являются поперечные колебания одной моды. [c.58]

Yo—интенсивность присоединенного вихря ( замороженный порыв) о —угол отставания потока б — абсолютная толщина пограничного слоя б — толщина вытеснения пограничного слоя е — угол поворота потока угол направления поперечных перетеканий [c.354]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...