Ударной волны пограничного слоя

При сверхзвуковом обтекании затупленного тела перед ним образуется отошедшая ударная волна. Если же на оси сим.метрии течения (рис. 3) установить тонкую иглу 2, то при пересечении отошедшей ударной волной пограничного слоя на поверхности иглы образуется область О. т. Потери энергии в ударной волне 4, образующейся при обтекании конич. области О. т. 8, меньше, [c.516]

Упрощенные модели, которые следуют из уравнений Навье— Стокса, допускают разрывные решения. Асимптотический анализ уравнений Навье—Стокса в зависимости от малого параметра (вязкости) позволяет в области течения выделить подобласти, в которых влияние вязкости существенно (ударная волна, пограничный слой и др.), и область идеального течения (без учета трения). В этом случае в зависимости от конкретной задачи можно вязкость не учитывать, а подобласти заменить поверхностями разрыва. Эти разрывы могут быть разного характера. Если разрыв претерпевают газодинамические параметры, то говорят о поверхностях сильного разрыва. Если разрыв претерпевают производные от основных параметров, то в этом случае говорят о поверхности слабого разрыва. Иногда поверхность разрыва является неизвестной границей, положение которой определяется в ходе решения задачи. Ударная волна является примером такой поверхности разрыва. Исходную постановку задачи в рамках уравнений Навье—Стокса с учетом вязкости, теплопроводности и др. можно заменить упрощенной постановкой без учета этих факторов. При этом возникают поверхности разрыва типа ударной волны, пограничного слоя и др. [c.104]

Третья задача связи (ударный слой) должна привести к вычислению поправки к классическим соотношениям Рэнкина — Гюгонио, необходимой для того, чтобы вычисления на континуальном уровне давали те же самые результаты, что и решение уравнения Больцмана вдали от ударного слоя. Та же необходимость возникает в теории Навье — Стокса [40], когда требуется учесть взаимодействие между ударным и пограничным слоями. Несмотря на то что уравнения Навье — Стокса дают гладкую структуру ударной волны, они должны допускать разрывы, чтобы описать кинетические эффекты. Для разложения Гильберта кинетическое решение задачи связи трудно уже в нулевом приближении (задача о структуре скачка см. разд. 6 гл. VII), но условия сращивания тривиальны (соотношения Рэнкина — Гюгонио) аналогичная задача для теории Чепмена — Энскога (или модифицированного разложения, рассмотренного в разд. 4) пока еще не сформулирована. [c.291]

В ударной волне давление испытывает скачок, возрастая по направлению движения газа. Поэтому, если бы ударная волна пересекла поверхность тела, то вблизи места пересечения имелось бы конечное возрастание давления на отрезке очень малой длины, т. е. имелся бы очень большой положительный градиент давления. Но мы знаем, что такое резкое возрастание давления вблизи твердой стенки невозможно (см. конец 40) оно должно вызвать явление отрыва, в результате чего картина обтекания изменится таким образом, что ударная волна отодвинется на достаточное расстояние от поверхности тела. Исключение составляют лишь ударные волны достаточно слабой интенсивности. Из изложенного в конце 40 доказательства ясно, что невозможность положительного скачка давления на границе пограничного слоя связана с предположением о достаточно большой величине этого скачка он должен превосходить некоторый предел, зависящий от значения R и убывающий с его увеличением. [c.585]

Таким образом, стационарное пересечение ударных волн с верхностью твердого тела возможно лишь для ударных волн не слишком большой интенсивности, — тем меньшей, чем выше R. Предельная допустимая интенсивность ударной волны зависит так> е и от того, является ли пограничный слой ламинарным или турбулентным. Турбулизация пограничного слоя затрудняет возникновение отрыва ( 45). Поэтому при турбулентном пограничном слое от поверхности тела могут отходить более сильные ударные волны, чем при ламинарном пограничном слое. [c.585]

Подчеркнем, что для изложенных рассуждений существенно, чтобы пограничный слой имелся перед ударной волной (т. е. вверх по течению от нее). Поэтому сказанное выше не относится к волнам, отходящим от переднего края тела, как это может, например, иметь место при обтекании острого клина (о чем будет подробно идти речь в следующем параграфе). В последнем случае газ подходит к краю угла извне, т. е. из пространства, в котором никакого пограничного слоя не существует ясно поэтому, что изложенные соображения ни в какой мере не за- [c.585]

Так, например, если в результате взаимодействия пограничного слоя на пластине и падающей на нее ударной волны (при критическом отношении давления в ней) возникает Л-образ-ный скачок, сопровождаемый отрывом пограничного слоя (рис. 10.66), то, кроме потерь в системе ударных волн, возникают принципиально новые потери, связанные с наличием оторвавшегося потока. Если густота решетки пластин столь велика, что оторвавшийся поток внутри межлопаточного канала полностью выравнивается, то суммарная величина потерь остается такой же, как и для рассмотренного выше случая, когда влияние взаимодействия пограничного слоя и скачка не учитывалось произойдет только перераспределение потерь между зоной ударных волн и областью выравнивания потока. Увеличение потерь на выравнивание полностью компенсируется уменьшением по- [c.91]

В тех случаях, когда пограничный слой намного тоньше ударного слоя (зоны между ударной волной и поверхностью тела), расчет напряжений трения и теплообмена ведется обычными методами, разработанными в теории пограничного слоя (гл. VI). [c.128]

Особенностью электромагнитной объемной силы является то, что в отличие от других объемных сил (силы тяжести, инерционных сил) ею можно управлять, воздействуя на вызывающие ее. электрическое и магнитное поля. Изменяя величину электромагнитной силы, можно влиять на интенсивность и форму ударных волн, увеличивать критическое значение числа Рейнольдса при переходе ламинарного режима течения в турбулентный, замедлять пли ускорять поток электропроводной жидкости (или газа), вызвать деформацию профиля скорости п отрыв пограничного слоя. [c.178]

При обтекании тела без скачков уплотнения и отсоединенных ударных волн температура на внешней границе пограничного слоя принимается равной температуре газа в невозмущенном потоке. В противном случае под Тл надо понимать температуру газа за ударной волной или за скачком уплотнения. [c.384]

Эти формулы можно использовать также при расчете теплоотдачи на боковой поверхности конуса. По мере удаления от вершины конуса ширина пограничного слоя увеличивается, поэтому толщина его растет медленнее, чем на плоской поверхности. Этот фактор приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи на поверхности конуса по сравнению с пластиной. Его влияние можно учесть введением в правую часть уравнений (10.25) и (10.26) поправки, равной / 3. При расчете теплоотдачи конуса величина скорости газа должна определяться по параметрам потока за ударной волной. [c.385]

Образование ударной волны около тела иллюстрируется рис. 10.4. Вблизи критической точки число Re имеет небольшое значение и потому можно предположить, что пограничный слой имеет ламинарный характер. [c.385]

Известно, что затупленную поверхность можно считать оптимальной с точки зрения теплообмена, однако при этом затупленный носок испытывает наиболее интенсивное тепловое воздействие. В связи с этим здесь отражены вопросы, связанные с определением теплового (конвективного и радиационного) потока к затупленным носовым частям тел различной конфигурации (сферический носок, плоский торец). Приведены примеры расчета, в которых дана оценка влияния завихренности потока за криволинейной ударной волной на теплопередачу. Кроме того, ряд вопросов и задач посвящен расчету равновесной температуры поверхности летательных аппаратов в различных газодинамических условиях, в том числе и с учетом влияния диффузии в пограничном слое. [c.670]

Рис. 11.14. Обтекание те.ла сверхзвуковым потоком газа М, > 1 /-ударная волна 2-невязкий слой пограничный слой

Рис. 7.4.3. Взаимодействие между головной ударной волной н пограничным слоем на плоской пластинке

Значения aul (л), (х), (х), (j ), Mi (х), (х) за ударной волной на внешней границе пограничного слоя вычисляются методами, известными из аэродинамики . [c.267]

Химический состав газового потока за ударной волной или в пограничном слое определяется соотношением скоростей гидродинамического или диффузионного и химического процессов. В том случае, когда скорость химических реакций в потоке мала по сравнению со скоростью гидродинамического или диффузионного переноса, течение считается замороженным, т. е. состав газа принимается постоянным. Это, однако, не исключает возможности протекания химических реакций на поверхности тела. [c.31]

Аэродинамический нагрев — нагрев поверхности тела, движущегося в воздухе со скоростями, существенно превышающими скорость звука. При столкновении тела с молекулами газа происходит постепенный переход кинетической энергии тела в тепловую энергию газа. В зависимости от формы тела большая часть тепла может выделиться либо в сжатом слое за ударной волной, либо непосредственно у поверхности тела в пограничном слое (см. введение). Максимальная температура, до которой может нагреться газ в окрестности движущегося тела, близка к так называемой температуре торможения. Уже при 368 скорости полета, втрое превышающей скорость звука, перепад [c.368]

Расчетные и экспериментальные исследования нестационар-ности рассматриваемого типа [66] проведены без учета пограничного слоя в решетках. Воздействие системы волн на характеристики пограничных слоев не изучалось. Первые опытные данные, полученные в МЭИ [50], подтверждают предположение о существенной перестройке пограничных слоев в результате взаимодействия с ударными волнами и волнами разрежения. Экспериментальное изучение волновой структуры в решетке проведено на модели, включающей решетку с суживающимися каналами /, оснащенную малоинерционными датчиками 1—7. Возмущения создавались вращающимися стержнями //, расположенными за решеткой (рис. 5.25, а). [c.190]

Отношение количества продуктов абляции в пограничном слое к компонентам ударной волны может быть определено с помощью уравнения (18). Это отношение определяется как [c.392]

Примером может служить пограничный слой около головной части ракеты, входящей в атмосферу Земли. Воздух за головной ударной волной нагревается до столь высокой температуры, что диссоциирует. Если поверхность носка охлаждается до сравнительно низкой температуры, в пограничном слое происходит также рекомбинация атомов газовой фазы, и равновесные параметры на 0-поверх-ности близки К состоянию воздуш-иого потока вне пограничного слоя (правда, процесс может протекать столь быстро, что термодинамическое равновесие не успевает уста- [c.401]

Задачу о корнях этих уравнений можно изучать при помощи кривой у, рассмотренной в разд. 6, н аналогичных кривых, исследованных Мэсоном [28] и упомянутых в разд. 8. Обсуждение этих корней, конечно, чрезвычайно важно для обращения преобразований Фурье они вносят вклады в структуру акустических фронтов (слабых ударных волн), пограничных слоев и волн Эти результаты кратко изложены в упомянутой выше статье [72], но подробно до настоящего времени не обсуждались. Ясно, что напряжение сдвига на стенке дается формулой [c.382]

Результаты экспериментальных исследований. Экспериментальная модель подробно описана в [2]. Методы исследования, применявшиеся в [1, 2], дополнены методом масляной пленки. Эксперименты, как и в [1, 2], проводились при числе Маха невозмущенного потока М = 3.04 и единичном числе Рейнольдса Ке = 1.6 х 10 м . Таким образом, в соответствии с [3-5] переходные процессы в невозму1ценном падающей ударной волной пограничном слое на горизонтальной пластине В (фиг. 1). исключая некоторую окрестность скользящей передней кромки, завершались на расстоянии = 1 1.5 см от вершины двугранного угла. [c.59]

Прежде чем приступить к анализу полученных результатов, обратимся к результатам экспериментов 7 . Для ламинарных пограничных слоев в трансзвуковом течении они следующие на исследуемых профилях (12%-ный симметричный двуяковыпуклый профиль, составленный из дуг окружности, число Рейнольдса ке = 10 ) сверхзвуковая зона замыкается двумя или более ударными волнами, которые наклонены вверх по течению. При переходе через первую ударную волну давление увеличивается, число Маха уменьшается, но течение остается сверхзвуковым. Таким образом, вниз по течению от первой ударной волны также образуется замкнутая сверхзвуковая область. Ее размеры намного меньше первой сверхзвуковой зоны. В месте падения первой ударной волны пограничный слой утолщается. Форма утолщения имеет малый радиус кривизны и при ее обтекании возникает волна разрежения, которая приводит к понижению давления. В этой сверхзвуковой области возникает вторая ударная волна. Если течение за ней сверхзвуковое, то процесс повторяется до тех пор пока за ударной волной скорость потока не станет дозвуковой. Распределение давления на поверхности пограничного слоя носит непрерывный характер. [c.54]

Фундаментальную роль в явлении стационарного пересечения ударных волн с поверхностью обтекаемого тела играет их взаимодействие с пограничным слоем. Свойства этого взаимодействия весьма сложны и их детальное рассмотрение выходит за рамки этой книги. Мы ограничимся здесь лишь некоторыми оби1ими утверждениями ). [c.585]

В пограничном слое непременно имеется прилегающая к поверхности тела дозвуковая часть, в которую уДарнйя волна вообш,е не мои<ет проникнуть. Говоря условно о пересечении, мы отвлекаемся от этого обстоятельства, несуш,ественного для нижеследующих рассуждений. [c.585]

В литературе [11, 14 делается вывод о сопоставимости количесз в теплоты, выделяемых в ударных волнах и пограничном слое струи на стенках полузамкнутой емкости. 7 акже показано, что по мере роста относительной величины пульсаций давления на входе в полость доминирующим источником выделения тепла становится процесс диссипации энергии в ударных волнах. [c.178]

В момент наибольшего сокращения расхода система скачков превратцается в криволинейную ударную волну, выбитую вперед за пределы центрального тела. Это приводит к устранению отрыва пограничного слоя и увеличению расхода воздуха, вследствие чего система скачков восстанавливается, а замыкающий ее скачок подходит к тому месту, где вновь происходит отрыв пограничного слоя и т. д. На этом режиме наблюдается сильная тряска ( ном-паж ) двигателя — низкочастотные пульсации давления, связанные с колебанием расхода воздуха. Ввиду возможного разрушения двигателя работать на режиме помнажа нельзя. [c.486]

На рис. 11.15 изображена картина течения у теплоизолированной пластины при М = 5,8, рассчитанная и определенная экспериментально в работе Кендалла на рисунке даны внешняя граница пограничного слоя и вызванная им ударная волна, а также линии тока и волны Маха. Экспериментальные и рас- [c.129]

Следует подчеркнуть, что рассмотренная нами картина взаимодействия пограничного слоя с набегающим равномерным потоком ограничивалась случаем тела с заостренной передней, частью. Затупление носовой части тела, а также неравномерность внешнего потока (например, при сильно искривленной головной ударной волне) вносят дополнительные изменения в распределении давления. Эти виды взаимодействия рассмотрены в монографии Хейза и Пробстина. [c.131]

В современной аэродинамике часто рассматриваются летательные аппараты, движущиеся с весьма большими сверхзвуковыми скоростями. При таких скоростях взаимодействие газа с обтекаемой поверхностью приводит к зг ачительному повышению температуры в тех областях потока, где происходит его интенсивное торможение (пограничный слой, критические точки, ударные волны). Это вызывает изменение физико-химических свойств газа (теплоемкостей, вязкости, состава и др-), что, в свою очередь, значительно влияет на величину и распределение напряжений (прежде всего касательных), а также тепловых потоков от разогретого газа к обтекаемой стенке. [c.10]

Для определ ния газодинамических параметров на внешней границе пограничного слоя решают газодинамическую задачу вначале определяют положение и форму отошедшей ударной волны (можно взять эти сведения из эксперимента), затем находят поле гидродинамических параметров за ударной волной вплоть до поверхности тела. Найдечиые таким образом параметры на поверхности тела принимают. ja искомые на внешней границе пограничного слоя и обозначают Л/,, pj, Т , pi (см. рис. 11.14). [c.225]

Газодинамическая задача об определении положения и формы ударной волны и поля параметров между ударной волной и поверхностью тела по своей-сложности и трудоемкости оказывается соизмеримой с задачей о пограничном слое. Метод решения газодинамической задачи на электронно-вычислительных машинах для идеального газа (p = pRT) разработан академиком А. А. Дороднициным и чл.-кор. АН СССР О. М. Белоцерковскнм [22, 55]. Этот метод изучается в курсах аэродинамики [41] и здесь рассматриваться не будет. [c.225]

Развитие аэротермохимии стимулировали проблемы, воз никающие в современной технике, в частности проблема тепловой защиты аппаратов, работающих при весьма высо ких температурах. Действительно, при входе летательных аппаратов в атмосферу температура за ударной волной на внешней границе пограничного слоя достигает 10 000 К н более. В этом случае эффективная тепловая защита может быть осуществлена только при условии частичного разрушения материала поверхности. Процесс абляции вещества теплозащитного покрытия оказывается весьма сложным. Этот процесс может быть связан с оплавлением и с испарением жидкой пленки, сублимацией, поверхностным горением, механической и тепловой эрозией обтекаемой поверхности. Строгая математическая постановка упомянутых задач приводит к необходимости решать нелинейные уравнения гиперзвукового пограничного слоя или вязкого ударного слоя с краевыми условиями на подвижных поверхностях, которых, вообще говоря, может быть несколько. [c.3]

Этот режим — частный случай режима течения сплошнот среды. Толщина ударной волны пренебрежимо мала. Сразу за ударной волной течение с хорошей точностью можнэ рассматривать как невязкое и завихренное, а к иоверхне-сти тела прилегает очень тонкий пограничный слой. [c.204]

Решать задачи вязкого ударного слоя обычно слон нее, чем задачи теории пограничного слоя. Дело в том, что положение у, (х) и кривизна ударной волны заранее не известны и их приходится определять в процессе решения. Кром( то- [c.398]

Для регулирования температуры внешней поверхности можно использовать методы электрического или магнитного воздействия на плазму, обтекающую защищаемую поверхность. Магнитногидродинамический способ требует создания поля сил в ионизированной плазме, обтекающей тело (проблема аналогична задаче удержания плазмы при управляемой термоядерной реакции). Магнитное иоле, воздействуя на слой сжатого газа, в состав которого входят, кроме нейтральных молекул и атомов, электрически заряженные ионы и электроны, увеличивает расстояние между ударной волной и поверхностью тела. Это приводит к росту пограничного слоя, а следовательно, к уменьшению градиентов скорости и температуры. [c.22]

Справедливость уравнений пограничного слоя для условий больших скоростей массообмена исследовали Эммонс и Лай [391 для плоских течений в окрестности критической точки. Они указывают, что Лоук предложил критерий сдува , содержащий модифицированную функцию потока F. Для Fu, > 1,238 уравнение количества движения не может быть решено из-за сдува пограничного слоя. В приложении получено соотношение между Fu, и 5, которое имеет вид B/Fu, = 2,02 (2е) 4 (где е — отношение плотностей для ударной волны). [c.387]

Процесс превращения энергии может быть обратимым или необратимым. Ударные волны и вязкое трение (в пограничном слое) представляют собой примеры йео братимого превращения механической энергии в тепловую. Изменение скорости в невязкой жидкости (например, при замедлении жидкости в дозвуковом потоке в окрестности критической точки)—это пример обратимого или близкого к обратимому перехода. [c.328]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...