Кризис обтекания

Обратимся вновь к рис. 7.9.5. Как следует из графика, изображенного на этом рисунке, коэффициент сопротивления резко падает с ростом числа Рейнольдса при Ре > 10 (участок 2—3). Резкое падение коэффициента сопротивления с ростом Ре начиная с некоторого числа Рейнольдса называют кризисом сопротивления, или кризисом обтекания. Это явление возникает вследствие турбулизации пограничного слоя. [c.437]

В частности, явлением кризиса обтекания объясняется наблюдаемый факт резкого различия между максимальными значениями с щах коэффициента подъемной силы крыла, полученными при лабораторных исследованиях в аэродинамических трубах (сравнительно малые рейнольдсовы числа) и на самолете (большие рейнольдсовы числа). Известно, что коэффициент подъемной силы Су растет с углом атаки а до некоторого критического значения акр, при котором достигает своего максимального значения (рис. 213). Отход Су от линейной зависимости от а объясняется утолщением пограничного слоя в кормовой (диффузорной части) слоя и тем самым усилением обратного влияния пограничного слоя на внешний безвихревой поток. Это влияние приводит к значительному искажению внешнего потока и тем самым к нарушению теоретически предсказываемой в значительно более широком интервале углов атаки линейности зависимости с у (а). [c.542]

С возрастанием числа Не при фиксированном угле атаки, в полном соответствии с только что описанным явлением кризиса, обтекание крыла улучшается и появляется возможность перейти на большие углы атаки и получить более высокие значения с у, а следовательно, и с щах- При этом увеличивается как само ,max, так и критический угол акр. Продолжая увеличивать рейнольдсово число, можно добиться высоких значений с щах- [c.543]

Первая осуществляется при числах Рейнольдса Ке 2 10 и характеризуется малым углом отрыва ф, равным примерно 82°, и большим сопротивлением цилиндра. При этом течение в пограничном слое остается ламинарным вплоть до точки отрыва и становится турбулентным ниже ее по потоку. При увеличении числа Рейнольдса Ке > > 2 10 точка перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный смещается вверх по потоку и по мере увеличения числа Рейнольдса проникает в область безотрывного обтекания. В этих условиях на поверхности цилиндра в области безотрывного обтекания наблюдается как ламинарный, так и турбулентный пограничный слой. Первый начинается от передней критической точки, на некотором расстоянии от нее, вниз по потоку переходит во второй, и отрыв происходит уже в области турбулентного пограничного слоя. При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса наступает кризис обтекания — точка отрыва лри этом смещается вниз по потоку. [c.214]

Явление это, получившее наименование кризиса сопротивления или кризиса обтекания , объясняется изменением расположения точки перехода ламинарного пограничного слоя на шаре в турбулентный. [c.592]

ТОЧКА ПЕРЕХОДА и КРИЗИС обтекания [c.593]

Явление кризиса обтекания сильно зависит от сжимаемости газа при больших скоростях его движения. Как уже было указано в самом конце предыдущей главы, возрастание докритических чисел М набегающего потока вызывает ухудшение обтекания тела, поэтому можно ожидать, что для улучшения обтекания шара, происходящего при кризисе обтекания, потребуются тем большие рейнольдсовы числа, [c.593]

Вопрос об определении положения точки Отрыва турбулентного пограничного слоя нуждается еще в дополнительных теоретических и экспериментальных исследованиях. Можно все же думать, что предложенное приближенное решение правильно оценивает характер явления. Сформулированный только что вывод относительно взаимного расположения точек отрыва ламинарного и турбулентного пограничных слоев хорошо подтверждается опытами. Достаточно вспомнить явление кризиса обтекания , объяснение которого было дано в 92. Точка отрыва ламинарного слоя при больших докритических значениях рейнольдсова числа не меняет своего расположения, что приводит практически к установившейся картине. плохого обтекания шара и сохранению коэффициента сопротивления на уровне сравнительно большого его значения. Как только точка перехода в своем движении вверх по течению достигнет точки отрыва, отрыв теряет свой ламинарный характер и сразу же начинает перемещаться вниз по потоку, улучшая тем самым обтекание тела и уменьшая его сопротивление. В конце кризиса точка отрыва установившегося турбулентного пограничного слоя располагается значительно ниже по потоку, чем точка отрыва ламинарного слоя, и в дальнейшем уже, если и перемещается, то крайне незначительно (за счет косвенных причин, связанных с изменением давлений при утолщении слоя и др.). [c.637]

Такую же картину обратного влияния пограничного слоя на внешнее обтекание имеем и в случае шара (рис. 183). И в этом случае распределение давления оказывается сильно зависящим от рейнольдсова числа. Особенно это, конечно, сказывается вблизи кризиса обтекания . [c.640]

Все эксперименты, проведенные на обоих цилиндрах, показали, что колебания цилиндров происходили с частотой, равной частоте собственных колебаний системы. На рис. 3 даны результаты обработки записи колебаний одного из цилиндров в зависимости от числа Ре для трех исследованных частот его колебания. По оси ординат отложены значения амплитуд колебаний, отнесенные к диаметру цилиндра. На этом графике отчетливо выражено резкое уменьшение амплитуды поперечных колебаний в области падения лобового сопротивления (Ре л 0,40 X 10 ). На рис.4 приведены результаты обработки записи колебаний другого цилиндра для различных режимов обтекания, включая режим ветрового резонанса. Левая часть кривой при Ре = (0,34 ч- 0,43) X 10 соответствует области падения лобового сопротивления цилиндра (кризису обтекания), высшая точка соответствует ветровому резонансу (8Ь л 0,2). Как видно из диаграммы, до ветрового резонанса амплитуда поперечных колебаний цилиндра с увеличением числа Ре быстро возрастает. [c.826]

На рис, 4 показаны также значения амплитуд продольных колебаний цилиндра, записанных на осциллограмме синхронно с поперечными. Сопоставляя кривые зависимости амплитуды колебаний от числа Ре для поперечных и продольных колебаний, можно видеть, что при кризисе обтекания амплитуды поперечных и продольных колебаний очень малы, а при полностью турбулентном обтекании и при ветровом резонансе [c.826]

Влияние турбулентности потока. Экспериментальные данные, полученные в турбулентных потоках, дают большой разброс значений С, . Наблюдалось трехкратное увеличение С,/, а в некоторых случаях уменьшение его на два порядка по сравнению со стандартными значениями. Существование турбулентности в потоке, очевидно смещает область резкого уменьшения значений (кризис обтекания сферы) в область малых чисел Рейнольдса. При малых числах Рейнольдса влияние турбулентности потока становится небольшим. [c.63]

Фиг. 1-23. Обтекание цилиндра воздухом, в —при малых скоростях б — до кризиса обтекания в—после кризиса обтекания.

Фиг. 1-24. Давление ветра на цилиндр. / — ДО кризиса обтекания 2 — после кризиса обтекания.

Коэффициент лобового сопротивления гладкого круглого цилиндра до кризиса обтекания, не считая области малых чисел Re, принимается многими равными 1,2, по другим данным, он немного более единицы (НАСА —Национальный совещательный комитет по аэронавтике, США). [c.48]

Подобная картина наблюдается у цилиндров квадратного, прямоугольного, треугольного и ромбовидного сечений с радиусом скругления кромок, соизмеримым с характерным размером тела. При числах Рейнольдса около (3- 10) 10 у них наступает, как и у круглого цилиндра, кризис обтекания, коэффициент лобового сопротивления их резко падает, достигает минимума, а затем возрастает значительно быстрее, чем коэффициент сопротивления круглого цилиндра. Кризис наступает тем раньше, чем больше радиус скругления кромок (НАСА). [c.49]

Влияние турбулентности на плохо обтекаемые пластинки и тела, у которых нет кризиса обтекания, незначительно. [c.49]

В ряде случаев нужны данные о сопротивлении цилиндров разнообразных профилей с различным радиусом скругления острых краев [17]. В табл. 3.5 приведены основные сведения о цилиндрах бесконечной длины. Общим для всех профилей с относительно большими радиусами скругления краев является наступление кризиса обтекания, характеризуемое, как и у круглого цилиндра, резким снижением коэффициента лобового сопротивления. При малом радиусе закругления цилиндры ведут себя как профили с острыми краями, при большом — у них наступает кризис в области чисел Рейнольдса, близких к критическим числам Рейнольдса круглого цилиндра. Разброс чисел Струхаля в области кризиса значительно больше, чем у круглого цилиндра, например, у треугольного сечения цилиндра —с 0,18 до 0,65. С увеличением радиуса скругления краев цилиндров их коэффициент лобового сопротивления до кризиса не изменяется или понижается, но не столь заметно. У профилей с большим относительно характерного размера радиусом закругления коэффициент Сх при кризисе падает очень сильно например, у треугольного цилиндра после скругления с 1,3 до 0,2. [c.69]

В области кризиса обтекания числа Струхаля дают разброс, достигая значений 0,45 и 0,1. За кризисом 8Ь 0,2. Это установлено косвенными приемами по замеренной частоте и скорости потока, обтекающего цилиндры большого диаметра (например, у дымовых труб), по снежным и песчаным вихрям, наблюдаемым за самодвижущимся экипажем (автомобиль, поезд), а такл<е по ритмичным ударам по румпелю движущейся яхты. Такие вихри хорошо заметны за быками речных мостов. Эти примеры свидетельствуют о регулярных срывах вихрей при числах Рейнольдса 10 и более. [c.100]

Затягивание точки отрыва турбулентного слоя существенно влияет на величину полного сопротивления плохо обтекаемых тел, таких, как шар или поперечно обтекаемый цилиндр. На рис. XIII.7 показана кривая коэффициента сопротивления шара в зависимости от числа Re набегающего потока. Видно, что при некотором значении Re, называемом в дальнейшем критическим числом Рейнольдса (Re p), происходит резкое падение коэффициента сопротивления. Это явление называется кризисом обтекания плохо обтекаемых тел. Сущность кризиса обтекания состоит в следующем. [c.339]

Кризис обтекания можно вызвать искусственно и при докри-тических числах Re, если искусственно турбулизировать пограничный слой. Таким образом, для уменьшения сопротивления плохо обтекаемых тел надо уменьшать величину ламинарного участка с тем, чтобы отрывался турбулентный слой. [c.340]

Следует заметить, что визуальные наблюдения (рис. 211) подтверждают описанную картину улучшения обтекания шара в указанной области рей-нольдсовых чисел. Явление это, получившее еще наименование кризиса обтекания, объясняется изменением расположения на шаре линии перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. При Re, меньших 1,5-10 , на поверхности шара происходит отрыв ламинарного пограничного слоя, переходящего в турбулентный вне шара в оторвавшемся слое. [c.540]

Все сказанное относится, конечно, только к таким крыловым профилям, на лобовой части которых при больших углах атаки создаются условия для появления кризиса обтекания, т. е. к профилям, форма носка которых обеспечивает наличие ламинарного слоя на верхней поверхности профиля и отрыв пограничного слоя при ламинарном режиме движения в нем. Таковы, например, симметричные и малоизогнутые профили со сравнительно значительным удалением от носка максимальной толщины ( ламинаризованные профили). [c.543]

Наглядным подтверждением явления смещения точки отрыва вверх по потоку с ростом числа М о могут служить результаты опытов Ферри над кризисом сопротивления шара. В связи с ухудшением обтекания шара при росте М<х1 можно ожидать, что для улучшения обтекания шара, происходящего при кризисе обтекания, потребуются тем большие рейнольдсовы числа, чем больше число Моо. Наблюдения Ферри над обтеканием шара при разных Моо, результаты которых приведены на рис. 267, хорошо подтверждают это предположение. С возрастанием числа Моо от 0,3 до 0,7 принятое в 96 условное значение Рвкр возрастает от 400 000 примерно до 740 000. [c.678]

Все изложенное относится к теории ламинарного пограничного слоя, которая находится во вполне удовлетворительном согласии с экспериментом и качественно подтверждается также имеющимися немногочисленными точными решениями уравнений Навье — Стокса. Однако на самом деле при повышении скоростей пограничный слой переходит в турбулентное состояние, что меняет весь режим течения (реальные струи, как правило, всегда турбулентны). Первоначально с этим явлением столкнулись в связи с экспериментальным исследованием коэффициента лобового сопротивления шара (Дж. Костанци, Л. Прандтль, Г. Эйфель). Оказалось, что при достижении чисел Рейнольдса порядка 10 дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к резкому падению коэффициента сопротивления шара примерно в два раза. Этому удивительному явлению дал объяснение Л. Прандтль Он показал, что при достижении указанных чисел Рейнольдса отрыв пограничного слоя вызывает его турбулизацию и последующее присоединение, что задерживает в целом отрыв потока от обтекаемого тела и тем самым резко снижает сопротивление ( кризис обтекания и сопротивления.) [c.298]

Приведенное объяснение явления кризиса обтекания , основанное на представлении о переходе пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное, прекрасно подтверл<дается применением искусствен- [c.592]

В заключение отметим, что явление кризиса обтекания играет существенную роль в лабораторных определениях максимального значения коэффициента подъемной силы крыла При критических углах атаки обтекание носика крыла похоже на обтекание круглого цилиндра. При малых рейнольдсовых числах с носика легко срывается ламинарный слой, что приводит к резкому падению Су и необходимости уменьшения критических углов атаки, а следовательно, и уменьшения С ростом рейнольдсова числа и достижением тех его значений, при которых возникает кризис обтекания, начинается отмеченное выше улучшение обтекания носика и появляется возможность 1ювышать критические углы атаки и вместе с тем [c.593]

Еслн встать па точку зрения указанных выше аналогий между ламинарным и турбулентным слоями, то легко заключить об отрицательном влиянии числа М (сжимаемости газа) потока на обтекаемость крылового профиля. Подобно тому, как это имело место в случае ламинарного слоя (вспомнить сказанное в конце 91), увеличение числа М, приводящее к обострению пиков разрежений (увеличению отрицательных значений i/ ), должно, согласно (79). вызвать отрыв, расположенный ближе к лобовой точке разветвления потока, чем при М = 0. Это объясняет, почему, наряду с явлением затягивания. кризиса обтекания на ббльшие R, с ростом М возрастают также и докрити-ческие величины коэффициента сопротивления шара (рис. 185). Аналогичное объяснение можно дать наблюдаемому на многих крыловых профилях явлению убывания максимального коэффициента подъемной силы с ростом влияния сжимаемости (числа М). [c.637]

Наглядным подтверждением явления смещения точки отрыва вверх по потоку с ростом числа Моо могут служить результаты опытов Ферри над кризисом сопротивления шара. В связи с ухудшением обтекания шара при росте Моо можно ожидать, что для улучшения обтекания шара, происходящего при кризисе обтекания, потребуются тем большие рейнольдсовы числа, чем больше число Моо. Наблюдения Ферри над обтека- [c.852]

Наибольшая ветровая нагрузка на конструкции в виде круглого цилиндра, шара или на такие, у которых наблюдается кризис обтекания, может оказаться при меньшей величине скорости, чем расчетная. Это надо иметь в виду при проверке деформа-пивности сооружения. Например, если при расчетной скорости число Рейнольдса круглого цилиндра было 3,6-10 (за кризисом), а при расчете на деформативность оно оказалось 1,8-105 (до кризиса), то ветровая нагрузка приблизительно одинакова, несмотря на то что скорость ветра снизилась в 2 раза. Это следует из рис. 3.8. Такая же картина может быть, например, у шара, скругленных квадратных и прямоугольных цилиндров и тел, у которых наблюдается кризис обтекания, т. е. резкое снижение коэффициента Сх- [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...