Нагрузка, вызванная вихрем

Аппроксимирующие функции выбирались таким образом, чтобы нагрузки, вызванные вихрем, также можно было определить аналитически. Полученное приближенное решение непригодно для весьма малых длин волн синусоид, но область его применимости достаточна для приложений к лопасти несущего винта. Распределение скоростей от вихря интенсивности Г описывается выражением [c.685]

Нагрузка, вызванная вихрем 684 [c.1014]

Для несущего винта вертолета на режимах висения и полета вперед характерны малые расстояния между концевым вихрем и последующей лопастью. При таких расстояниях концевой вихрь, проходя под последующей лопастью, вызывает появление на ней большой аэродинамической нагрузки. Ввиду того что именно она обусловливает возникновение высших гармоник нагрузок несущего винта и вибраций, расчет вызванной вихрем нагрузки составляет важную часть анализа работы лопасти. [c.683]

Рис. 13.20. Нагрузка лопасти, вызванная вихрем.

В работе [Н.26] описано экспериментальное исследование динамического срыва. Были измерены нагрузки на плоском профиле в процессе его движения при линейном возрастании угла атаки с течением времени. Для углов атаки, значительно превышающих ass, получены весьма большие значения коэффициентов подъемной силы и, момента при возникшем переходном процессе. В условиях динамического срыва разрежение на передней кромке исчезало одновременно с перемещением области разрежения назад по верхней поверхности профиля. Характер таких возмущений давления указывает на то, что при динамическом срыве с передней кромки профиля сходит слой поперечных вихрей. Возникновение в переходном процессе весьма большой подъемной силы является результатом возмущения давления, вызванного вихрями, и затягивания срыва. Большой пикирующий момент, возникающий в переходном процессе, вызван разрежением, перемещающимся назад по верхней поверхности профиля. При малых скоростях увеличения угла атаки созданная вихрями нагрузка невелика, так что нестационар-ность проявляется в возрастании максимальной подъемной силы вследствие затягивания срыва. Как видно на рис. 16.6, измеренные значения максимальных коэффициентов подъемной силы [c.810]

Вихревой шум снижается с уменьшением силы тяги винта или нагрузки на лопасти Т/Ал. Шум враш,ения и хлопки лопастей ослабляются при уменьшении силы тяги или нагрузки Т/А на диск винта. Уменьшение частоты вращения винта снижает частоты шума, вызываемого несущим винтом, что может оказаться выгодным в случае винтов большого диаметра. Увеличение числа лопастей обычно приводит к уменьшению амплитуды гармоник шума вращения, но при этом повышается частота основного тона шума. Ослабление высоких гармоник изменения нагрузок лопасти уменьшает шум вращения. Одной из мер, обеспечивающей такой результат, является уменьшение нагрузок, вызванных взаимодействием лопастей с вихрями, с которым связаны также некоторые виды хлопков лопастей. Влияющие на шум винта параметры, особенно концевая скорость, нагрузка на диск и число лопастей, не менее сильно влияют и на летные свойства винта. Отсюда следует, что любое улучшение аэродинамических характеристик винта может быть использовано для уменьшения шума проектируемого вертолета, если это усовершенствование не используется в полной мере для улучшения летных данных или снижения стоимости машины. [c.869]

Как указывалось выше, вихревым шумом называется высокочастотный звук, создаваемый случайными флуктуациями сил на лопастях. Наиболее значительным источником вихревого шума являются флуктуации подъемной силы при движении лопасти в турбулизованном следе винта, причем главную роль играют случайные нагрузки, вызванные концевыми вихрями. Проведем простейший анализ вихревого шума. Рассмотрим лопасть длины I, обтекаемую потоком со скоростью V, причем на единицу размаха лопасти действует подъемная сила Fz t), величина которой изменяется случайно вследствие турбулентности и завихренности следа. Предполагая, что на хорду каждого сечения действует импульсная сила, представим результат действия этой силы вертикально ориентированным диполем, который создает звуковое давление следа [c.827]

При использовании схемы свободного следа предварительно находились нагрузки для жесткого следа. По полученным таким образом значениям интенсивности присоединенных вихрей определялась деформированная форма концевых вихрей. После этого для новой формы вихрей вычислялись индуктивные скорости и аэродинами1 ские нагрузки. Поскольку форма свободного следа мало зависит от деталей изменения циркуляции присоединенного вихря, дальнейшие приближения обычно не требуются. Анализ экспериментальных аэродинамических нагрузок несущего винта показывает, что нагрузки на стороне наступающей лопасти максимальны, когда сошедший с впереди идущей лопасти вихрь впервые приближается к следующей лопасти. С ростом if) во время прохождения лопасти вблизи вихря эта нагрузка уменьшается. В работе [J.30] установлены причины такого снижения нагрузок, которые состоят в следующем. При сближении внешнего вихря и лопасти происходит изменение его свойств, в частности может произойти резкое увеличение (распухание) ядра вихря. Кроме того, внешний вихрь взаимодействует со сходящими с лопасти продольными вихрями, которые объединяются с внешним вихрем в результате диффузии. Причиной снижения вызванных внешним вихрем нагрузок может быть и местный отрыв потока вследствие больших радиальных градиентов давления на лопасти. Эти эффекты моделировались в работе [S.47] путем увеличения ядра вихря при его встрече с лопастью и распространения такого распухания ядра вверх по потоку. Оказалось, что введение вызванного лопастью и распространяющегося вверх по потоку распухания вихря достаточно для удовлетворительного расчета аэродинамических нагрузок. Переход к схеме несущей поверхности приводит к существенному снижению расчетных нагрузок, вызванных приближающимися к лопасти вихрями, но этого оказывается все же недостаточно для того, чтобы такие нагрузки хорошо согласовывались с экспериментальными. Нужно заметить, что описанный выше способ [c.670]

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]

В работе [L.72] путем направления потока воздуха на диск винта, работающего на режиме висения, имитировалось поле скоростей вихря, взаимодействующего с лопастью. При этом исследовались случаи вихря, параллельного лопасти (что соответствует вертолету продольной схемы), и вихря, перпендикулярного лопасти (случай вертолета одновинтовой схемы). Установлено, что как по спектрам шума, так и по зависимостям от времени такое моделирование хорошо отражает основные черты возникающих в полетах хлопков лопастей. Сделан вывод, что причиной хлопков лопастей является взаимодействие лопастей с концевыми вихрями движущихся перед ними лопастей или винтов. Эксперименты по моделированию хлопков и теория, развитая для оценки шума от них, показали, что уровень звукового давления пропорционален четвертой степени концевой скорости и квадрату интенсивности вихря, т. е. (Q7 )Продолжение исследований [L.58] предполагаемых механизмов возникновения хлопков (нестационарные нагрузки, обусловленные срывом или взаимодействием лопасти с вихрем, а также образование ударных волн в местных сверхзвуковых зонах при больших концевых скоростях или в вихревых зонах) показало, что наиболее вероятным является взаимодействие вихря с лопастью. Поскольку интенсивность Г концевого вихря пропорциональна T/pNQR , энергия шума, вызванного взаимодействием лопасти с вихрем, определялась соотношениями Wв [ QRYT ]/N A. Найдено, что величина Wb хорошо отражает субъективную оценку силы хлопка. Автор продолжил эти исследования [L.61], [c.866]

Подробные исследования отрыва на сверхзвуковом крыле провел Пирси [20]. С точки зрения отрыва на крыле, вызываемого скачком уплотнения, основной характеристикой формы сечения является изменение наклона верхней поверхности. Для определения начала отрыва при больших числах Маха очень важна также форма задней кромки. Часто отрыв возникает сначала на части размаха вследствие большой локальной нагрузки, и его развитие может быть задержано модификацией формы в плане, приводящей к снижению пиков нагрузки, например изменением формы передней кромки. Причиной отрыва, вызванного скачками, часто является интерференция полей течения от соседних поверхностей. Скачок от передней кромки крыла может вызвать отрыв пограничного слоя на фюзеляже, а этот отрыв в свою очередь может привести к появлению вихрей, возмущаюнщх поле течения около крыла. Система скачков уплотнения на стреловидном крыле довольно сложна (фиг. 2) она состоит из переднего, заднего и концевого скачков, причем последний образуется не на всех крыльях. На внешней части крыла преобладает течение, близкое к обтеканию крыла с углом скольжения и, по-видимому, прежде всего появляется отрыв, связанный с концевым скачком. Два внутренних скачка (передний и задний) являются трехмерными и не так важны для крыльев умеренных удлинений при расчетном режиме, но они важны для нестреловидных крыльев малых удлинений, работающих при достаточно больших коэффициентах подъемной силы. На эти два внутренних скачка сильное влияние оказывает обтекание корневой части крыла частично это влияние передается концевому скачку через точку пересечения. Поэтому изменение геометрии в окрестности корневой части крыла, например формы фюзеляжа, является мощным средством улучшения обтекания больших участков крыльев. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...