Вихри в пограничном слое

Теорема Жуковского, опубликованная им в 1906 г., сыграла важную роль в развитии теории крыла, которая явилась основой теории летательных аппаратов. Эта теорема получила также широкое применение в теории гребных винтов кораблей, теории лопастных гидравлических, паровых и газовых турбомашин. Ее значение определяется прежде всего тем, что она вскрывает физическую причину появления подъемной силы такой причиной являются вихри, мерой интенсивности которых служит циркуляция скорости. При этом несущественна причина, порождающая эти вихри. В рамках теории идеальной жидкости, циркуляция может быть порождена только вихрями, которые мы считаем существующими в потоке, однако не можем указать источник их появления (по крайней мере для однородной несжимаемой жидкости). Такие вихри, определяющие подъемную силу, Жуковский называл присоединенными. В реальной жидкости циркуляция порождается действием сил трения, которые развиваются и проявляются в пограничном слое, образующемся у поверхности тела (см. гл. 8 и 9). Таким образом, присоединенные вихри Жуковского являются теоретическим эквивалентом системы вихрей, возникающих в пограничном слое реальной жидкости. Теорема Жуковского указывает на то, что целесообразно изменяя форму профиля обтекаемого цилиндрического тела, т. е. изменяя интенсивность вихрей в пограничном слое, можно соответственно изменять подъемную силу. [c.235]

Характер течения вокруг цилиндра показан на рис. 22 для случая Ro/б = 7. Как и в случае обтекания плоской пластины стоячей волной, вихрь в пограничном слое вращается в направлении, противоположном вихрю вне пограничного слоя. Центр вращения внешнего вихря находится на бесконечности, а скорость в вихре [c.105]

В отличие от течения в колеблющемся пограничном слое скорость течения вне пограничного слоя не зависит от вязкости. Однако образование вихревого движения вне пограничного слоя обусловлено вязкостью среды. Вихри, образовавшиеся в колеблющемся пограничном слое (рис. 24, б), возникают вследствие вязкости среды, а вихри вне пограничного слоя (рис. 24, а) возникают в результате взаимодействия с вихрями в пограничном слое. Вращение вихрей в пограничном слое происходит в направлении, противоположном вращению вихрей вне пограничного слоя. Аналогичная картина возникает в цилиндрическом канале. При возбуждении в канале поперечных резонансных акустических колебаний, направленных вдоль радиуса канала, возникают вторичные вихревые течения, как и в случае продольных колебаний. Вращение вихрей осуществляется в плоскости поперечного сечения канала (рис. 25). Методика расчета таких течений приведена в работе [39]. [c.108]

В первом случае при Рг 1 толщина динамического колеблющегося пограничного слоя меньше толщины теплового пограничного слоя. В этом случае термическим сопротивлением динамического вязкого пограничного слоя можно пренебречь, поэтому процесс теплообмена осуществляется посредством внешних вторичных течений. При Рг > 1 толщина динамического колеблющего пограничного слоя больше толщины теплового пограничного слоя. В этом случае процесс теплообмена осуществляется в основном внутренним вторичным течением (вязким вихрем в пограничном слое). Согласно расчетам, приведенным в работе [33], критериальные уравнения для теплоотдачи на поверхности цилиндра и шара имеют вид [c.117]

Рис. 1. Возмущающие вихри в пограничном слое при движении жидкости вдоль вогнутой стенки согласно [1].

Теория второго приближения пригодна только для малых акустических чисел Маха и ламинарного акустического течения. При больших амплитудах звуковой скорости или смещения, когда течение еще остается ламинарным, характер обтекания цилиндра стационарным потоком перестает быть таким, как на рис. 46. В [2] обтекание цилиндра было определено с точностью до величин четвертого порядка малости. Линии тока показаны на рис. 47 для а / б = 7 и М / ка = 10. Как видно из сравнения рис. 46 и рис. 47, вихри в пограничном слое деформируются. Экспериментально такое изменение формы пограничных вихрей при увеличении амплитуды звуковой волны наблюдалось в [12]. [c.220]

Таким образом, суммарный вихрь в пограничном слое и в той части вихревого следа, которая заключена внутри поверхности 51, равняется нулю. [c.553]

Вихрь в пограничном слое равен [c.562]

Образование вихрей. В пограничном слое, образующемся на поверхности обтекаемого тела даже при очень малой вязкости, час- [c.186]

Физическая причина возникновения циркуляции связана с наличием в жидкости трения (вязкости). Как уже упоминалось ранее, частицы реальной жидкости, проходящие в непосредственной близости к поверхности профиля, образуют тонкий пограничный слой. В этой области движение жидкости буде вихревым, причем интенсивность вихрей может достигать больших значений, так как скорость частиц в пограничном слое резко меняется от нуля на поверхности обтекаемого тела до величины порядка скорости на бесконечности на внешней границе слоя. Так, например, на крыле самолета максимальная толщина пограничного слоя не превосходит нескольких сантиметров, в то время как разность скоростей на поверхности крыла и на внешней границе пограничного слоя достигает сотен метров в секунду. При таких значительных неоднородностях скоростного поля суммарная интенсивность вихрей в пограничном слое, а тем самым и циркуляция скорости по замкнутому контуру, охватывающему крыло, может достигать больших значений. [c.244]

В [31] было высказано предположение, что подобные модели можно использовать для объяснения развития хаоса не только в гидродинамических системах (цепочка связанных друг с другом вихрей Тейлора, на которых возбуждены азимутальные моды ансамбль спиральных вихрей в пограничном слое на вращающемся конусе и др.), но и в электронных потоках. Последнее нашло подтверждение в экспериментах [32] с цилиндрическим кольцевым электронным пучком, дрейфующим в продольном постоянном магнитном поле. [c.527]

Физическая картина возмущений, которые вносит потенциальный вихрь в пограничный слой при движении над локальной шероховатостью в виде выступа или впадины, отражена в [195, 196]. Зарождение волнового пакета и дальнейшая эволюция его структуры в зависимости от напряжения вихревой нити, а также указанная аналогия с рассеиванием звука находятся в полном соответствии с общей концепцией восприимчивости пограничного слоя по отношению к внешним источникам различной природы [121, 197]. [c.14]

При дальнейшем увеличении амплитуды колебаний линии тока как в пограничном, так и во внешнем течениях деформируются, причем в лобовой точке цилиндра пограничный слой существенно увеличивается (рис. 4, е), тогда как в области, близкой к 90°, он практически исчезает. Другими словами, внешний поток как бы вытесняет пограничные вихри из плоскости, перпендикулярной направлению распространения звука в зону малых углов (по отношению к направлению колебаний). Аналогичные явления наблюдаются и для сферических тел, с той лишь разницей, что здесь асимметрия вихрей в пограничном слое наблюдается при меньших амплитудах колебаний. [c.590]

Возникающие в пограничном слое вихри проникают в центральную часть потока, составляющую турбулентное ядро течения, где происходит непрерывное и интенсивное перемещение отдельных частиц жидкости. Это вызывает образование дополнительных потерь напора, которые сопровождаются гашением кинетической энергии турбулентности, заключенной в вихрях. Следовательно, при турбулентном режиме движения жидкости в отличие от ламинарного режима кроме напряжения сил трения, обусловленных физическими свойствами жидкости, возникают еще д чол-нительные напряжения, вызываемые турбулентностью потоки. [c.45]

Опыт показывает, что на участке кормовой поверхности периметра между точками Е и Р имеет место встречное течение жидкости и образование вихрей развитие вихря, получившего начало в пограничном слое, на теле с тупой кормовой частью показано на рис. 76. [c.125]

Отрыв вихрей, образовавшихся в пограничном слое, сопровождается дополнительной потерей энергии потоком. [c.125]

При обтекании крыла вязкой жидкостью силу R следует вычислять, принимая во внимание циркуляции скорости по контуру линии раздела пограничного слоя и зоны потенциального потока, охватывающему также аэродинамический след циркуляция будет выражать при этом напряженность вихрей, возникающих в пограничном слое и в аэродинамическом следе. Величину этой циркуляции полагают пропорциональной произведению характерной скорости потока — именно скорости Vao — нз Характерный размер профиля в направлении течения— хорду крыла L, записывая ее выражение в виде [c.160]

Отрыв потока из-за недостаточности скоростной энергии частиц жидкости в пограничном слое при повышении давления на лопасти вызывает возникновение сбегающих вихрей. Обычно они сбегают с тыльной стороны лопасти. Уменьшения такого вихреобразования МОЖНО добиться за счет постоянства или увеличения относительной скорости от входа к выходу. [c.52]

Положение точки отрыва вихрей от цилиндра не является стабильным. При большой степени турбулизации потока, характеризуемой числом Re>2 10 , течение не только в канале, где установлена труба, но и в пограничном слое переходит в турбулентное. Отрыв турбулентного пограничного слоя от цилиндра происходит при ср = = 120... 140°. Последнее обстоятельство улучшает обтекание цилиндра вследствие уменьшения вихревой зоны и резко увеличивает теплоотдачу. [c.345]

Кроме того, на величину Re p может влиять шероховатость поверхности пластины, интенсивность теплообмена и т. д. Сам переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое, как показывают опытные данные, происходит не в точке, а на некотором участке, в связи с чем иногда вводят два значения Re,(pi и Re p2, где Re pi =-— критическое число Рейнольдса, отвечающее переходу от ламинарного к переходному режиму течения, когда в пограничном слое возникают первые вихри и пульсации Re pa = — критическое число Рейнольдса для перехода к развитому турбулентному режиму течения. На рис. 3-2 приведены зависимости Re pi и Re pn от степени начальной турбулентности набегающего потока. [c.70]

Уменьшение потерь энергии от вторичных течений во входных устройствах получается при выполнении на внутренней поверхности патрубков и каналов продольных уступов, соизмеримых с высотой пограничного слоя. Препятствуя перетеканию рабочего тела в пограничном слое криволинейного канала, уступы приводят к повороту потока рабочей среды и инициируют образование вихревых течений. Ниже уступов по течению потока образуется другое вихревое движение. Таким образом, интенсивное вихревое движение разбивается на несколько систем вихрей меньшего размера. Вихревые течения меньшей интенсивности поглощают меньшее количество энергии [c.58]

Мы не будем касаться сущности концевых потерь. Она доходчиво объяснена в литературных источниках 14], 15], [10], [11], [18], 121], [22], [25] и в других работах. В основном причиной концевых потерь в лопаточном канале является радиальная неуравновешенность сил, действующих в пограничном слое на выпуклой и вогнутой поверхностях лопаток. Под действием этих сил слой приходит в движение вдоль высоты лопатки, причем под влиянием движения пограничного слоя на торцовых стенках канала рабочий агент протекает с вогнутой поверхности лопаточного канала через слой на торцах на выпуклую поверхность и там встречается с таким же течением на выпуклой поверхности стенки канала. Встречаясь, эти два потока образуют вихри у выпуклой стенки иа концах лопаток. Вихри и движение пограничного слоя вдоль указанных стенок возмущают концевые части пространственного потока в канале. В нем создаются вторичные течения, на что, как и на поддержание вихрей, расходуется энергия потока. [c.246]

Здесь надо учесть, что значительную часть выходного сечения, как было показано выше, занимает воздушный вихрь. Таким образом, можно полагать, что основная часть жидкости находится в пограничном слое, толщина которого 60 [c.60]

Анализируя амплитудно-частотные характеристики на рис. 3.17, следует иметь в виду, что приемное отверстие малоинерционного датчика статического давления было размещено на плоских (торцевых) стенках канала и при этом, естественно, фиксировались пульсации давлений, возникающие в угловых зонах между плоскими стенками и лопатками, а также вблизи плоских стенок. Здесь возникает сложное пространственное движение в пограничных слоях, перетекающих в направлении к спинке профиля, обтекающих угловые зоны и взаимодействующих с концевыми вихрями, которые, как известно, вызывают интенсивное [c.100]

Схемы на рис. 7.14, а, б [38] отчетливо показывают, что под влиянием поперечных градиентов давлений, направленных от вогнутой к выпуклой поверхности канала, возникают течения в пограничных слоях, перетекающих к выпуклой стенке эти течения образуют парный вихрь, распространяющийся на все сечение канала (квадратного или круглого сечения). [c.251]

Сила Rxp, определяемая давлением, называется силой сопротивления давления в свою очередь она включает в себя две компоненты вихревое сопротивление Rxpt, возникающее вследствие потери энергии на образование вихрей в пограничном слое и позади обтекаемого тела (эта сила, как показывают опыты, зависит главным образом от формы тела, почему ее часто называют силой сопротивления формы или профильным сопротивлением), и горизонтальную слагающую R pi силы (см. 31). Эта сила определяется как результат воздействия на данное тело циркуляционного потока невязкой жидкости и включает также сопротивление, обусловленное конечными размерами тела. [c.160]

ОТ вязкости. Несмотря на это, для образования вихревого движения вне пограничного слоя необходима вязкость среды. Вихри, образовавшиеся в акустическом пограничном слое, обязаны своим происхождением вязкости среды рэле-евские вихри вне пограничного слоя (6.23), (6.24) возникают в результате взаимодействия с вихрями в пограничном слое. Легко видеть, что а -компонеита скорости течения [c.217]

В [15]. Из этих решений следует, что по мере уменьшения Re размеры пограничного вихря становятся все большими и большими, причем эти размеры могут значительно превышать б, и, наконец при очень малых Re пограничное течение занимает все пространство (см. рис. 48, где а/б = 1,4 и kaRe < 10). Несмотря на то, что качественная картина здесь ясна, числа kaRe, определяющие переход от вязкого течения, занимающего все пространство, к явно выраженным вихрям в пограничном слое и невязкому вихревому течению вне пограничного слоя, еще ВО [c.221]

Уравнение (6.6) для течения в пограничном слое также представ.1яет собой уравнение вынужденной диффузии. Время диффузии вихрей в пограничный слой T 6 /v = = Г/я. где Г —период звуковой волны. Таким образом, время установления стационарного течения в пограничном слое сравнимо с периодом волны. [c.247]

Рис. 80. Пограничный слой жидкости при обтекании цилиндра г-наблюдае.чые вихри в пограничном слое распределение скоростей в пограничном слое

Предлагаемая модель многокомпонентного вихревого струйного течения отличается от базовой тем, что с целью определения расходных, динамических, температурных и других параметров, а также с целью определения максимальной эффективности процессов, происходящих в таком течении, она дополнена структурой вихревого струйного течения (рис. 6.3), в которой вынужденный вихрь имеет границу в виде формы параболоида вращения. Свободный вихрь также ограничен и имеет форму цилиндра, стенки которого сужаются в направлении максимального течения газа в свободном вихре. Между свободным и вынужденным вихрями располагается пограничный слой, состоящий из газа, перетекающего из свободного вихря в вынужденный. Описанная структура сосз оит из ячеек, в каждой из которых происходит энергоразделение в центробежном поле, сопровождающееся процессами конденсации компонентов, входя1цих в исходный газ, в вынужденном вихре и испарения и свободном вихре. [c.160]

Исходный газ, имеющий давление Р , температуру Г,, и компонептн. лй состав С, , истекает из сопла / (см, рис. 6.3) в вихревую камеру 2 термотрансформатора, содержащего также диафрагму 3 с отверстием 4 и дроссель 5, между которыми и стенками камеры энергоразделения 6 имеется кольцевое отверстие 7. В камере энергоразделения 6 из исходного газа образуются свободный Я и вынужденный 9 вихри. Свободный вихрь вихревой камеры 2 и камеры энергоразделения 6 и истекает через кольцевое отверстие 7. Вынужденный вихрь 9 находится в приосевой области струйного течения. Между свободным 8 и вынужденным 9 вихрями располагается пограничный слой К), состоящий из газа, перетекающего из [c.160]

По наблюдениям С. И. Клайна, В. С. Рейнольдса, П. В. Рунстадпя и других /319, 321/, которые визуализировали движение в пограничном слое введением краски и подачей пузырьков воздуха, структура при стенного турбулентного движения состоит из ряда островков колебаний и продольных вихрей они перемешиваются с областями спокой ного движения /198/. Эти островки колебаний просматриваются как длинные волокна , вытянутые в направлении основного движения. С. И. Клайн и другие /94 выделяют в турбулентном пограничном слое две области. [c.25]

Теорема Жуковского, опубликованная им в 1906 г., сыграла выдающуюся роль в развитии теории крыла, которая, в свою очередь, явилась основой теории летательных аппаратов. Эта теорема получила также широкое применение в теории гребных винтов кораблей, теории лопастных гидравлических, паровых и газовых турбомашин. Ее значение определяется прежде всего тем, что она вскрывает физическую причину появления подъемной силы такой причиной являются вихри, мерой интенсивности которых служит циркуляция скорости. При этом несущественна причина, порождающая эти вихри. В рамках теории идеальной жидкости циркуляция может быть порождена только вихрями, которые мы а priori мыслим существующими в потоке, однако не можем указать источник их появления (по крайней мере для несжимаемой жидкости). Такие вихри, определяющие величину подъемной силы, Жуковский называл присоединенными. В реальной жидкости циркуляция порождается действием сил трения, которые развиваются и проявляются в пограничном слое, прилегающем [c.251]

Процесс теплоотдачи при поперечном омывании трубы имеет особенности, которые обусловлены гидродинамикой движения жидкости вблизи поверхности. При обтекании передней половины трубы по направлению потока (рис. 19.4) сечение уменьшается, а скорость жидкости увеличивается. В результате давление у поверхности падает (др1дх<0). В кормовой части трубы давление увеличивается, так как скорость уменьшается. Частицы жидкости в пограничном слое вследствие действия сил вязкости и положительного градиента давления (др1дх>0) замедляются и, начиная с некоторого сечения, движутся в обратную сторону, образуя вихри, которые периодически отрываются с поверхности трубы и уносятся потоком. [c.294]

При турбулентном режиме течения в межтрубном пространстве пучка характер движения жидкости по периметру труб может быть различным. Так, при Re<110 у поверх1 ости трубы происходит смешанное течение, т. е. фронтальная часть трубы будет омываться ламинарным пограничным слоем, а тыльная — неупорядочными вихрями. При больших числах Рейнольдса турбулентное течение будет наблюдаться как в межтрубном пространстве, так и в пограничном слое около трубы. [c.346]

У действительной турбины относительная скорость рабочего тела при выходе W2 оказывается меньше теоретической wa< из-за потерь в лопаточном канале, возникающ,их вследствие трения частиц рабочего тела в. пограничном слое канала и друг о друга, вихрей, образующихся в зазоре между соплами и лопатками, ударов о входную кромку лопаток. [c.333]

Гидродинамические условия развития процесса. При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование гидродинамического пограничного слоя, в пределах которого вследствие сил вязкого трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока Шо на внешней границе слоя до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя посте-ленно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее, на некотором расстоянии дгкр в пограничном слое начинают возникать вихри и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Описанная картина развития процесса показана на рис. 3-1. [c.64]

При свободном движении жидкости в пограничном слое температура жидкости изменяется от t до а скорость —от нуля у стенки, проходит через максимум и на большом удалении от стенки снова равна нулю (рис. 3-25). Вначале толщина нагретого слоя мала и течение жидкости имеет струйчатый, ламинарный характер. Но по направлению движения толщина слоя увеличивается, и при определенном ее значении течение жидкости становится неустойчивым, волновым, локонообразным и затем переходит в неупорядоченно-вихревое, турбулентное, с отрывом вихрей от стенки. С изменением характера движения изменяется и теплоотдача. При ламинарном движении вследствие увеличения толщины пограничного слоя коэффициент теплоотда- [c.88]

Смотреть страницы где упоминается термин Вихри в пограничном слое : [c.252] [c.217] [c.220] [c.88] [c.136] [c.79] [c.149] [c.66] [c.69] [c.105] [c.180] [c.117]

Альбом Течений жидкости и газа (1986) -- [ c.99 , c.100 ]

ПОИСК

Боголепов (Москва). О развитии вихрей Гертлера в гиперзвуковом пограничном слое

Вихрь

Возвратное течение а пограничном слое как причина образования вихрей

Заметаев, М.А. Кравцова (Москва). Влияние тонкого невязкого продольного вихря на двумерный предотрывный пограничный слой

Отрыв пограничного слоя и образование вихрей

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...