Обтекание острого ребра

Структура вихревых движений реальных жидкостей многообразна. В некоторых случаях возникают крупные вихри, которые можно наблюдать визуально, если в жидкость ввести краску или специальные вещества. На рис. 2.16 приведен фотоснимок такого вихря, образующегося при обтекании острого ребра. [c.45]

Рис. 42. Обтекание острого ребра

Рис. 43. Возникновение вихря при обтекании острого ребра

В 7 гл. II мы рассмотрели образование поверхности раздела при обтекании острого ребра. Теперь мы можем объяснить это явление с новой точки зрения. Для этого сначала рассмотрим обтекание закругленного ребра. Скорость внешнего по отношению к пограничному слою потока будет наибольшей в верхней точке закругления. Начиная отсюда, она быстро убывает вниз по течению, следовательно, здесь имеется необходимое условие для возникновения возвратного движения пограничного слоя и образования поверхности раздела. Последняя будет начинаться всегда на закруглении ребра. Будем теперь мысленно все более и более уменьшать радиус закругления. Это повлечет за собой более резкое изменение скорости при обтекании закругления, и поэтому возникновение возвратного движения и связанное с ним образование поверхности раздела будут происходить все быстрее и быстрее. Переходя в пределе к острому ребру, мы придем к заключению, что на таком ребре поверхность раздела должна возникать чрезвычайно быстро, следовательно, допущения, сделанные в 7 гл. II, были совершенно правильными. [c.190]

Подобную же картину образования и распада поверхности раздела и появления вихрей можно наблюдать при обтекании потоком острого ребра (рис. 40). При этом в потоке позади ребра появляется круговое движение, вследствие чего жидкость в этой зоне начнет притекать к ребру в направлении, противоположном потоку. Таким образом, около ребра будет происходить слияние двух струй, имеющих различные скорости на границе струй появится поверхность раздела, которая под действием вихря начнет совместно с ним закручиваться вихрь при этом начнет увеличиваться в размерах. Со временем под воздействием набегающего потока насту- Рис. 40. [c.73]

Наряду с только что рассмотренным видом поверхностей раздела существует еще другой вид, при возникновении которого одновременно образуется вихрь. Пусть поток жидкости встречает на своем пути острое ребро. В первый момент возникает обтекание ребра (рис. 42), причем скорость на ребре очень велика, теоретически для идеальной жидкости она даже равна бесконечности. Однако, как показывают наблюдения, при таком обтекании очень быстро возникает вихрь (рис. 43), и скорость обтекания значительно уменьшается. Для объяснения такого явления можно ввести принцип, согласно которому жидкость стремится избегать бесконечно больших скоростей и вместо этого образует поверхности раздела. В дальнейшем мы увидим, что за этим принципом скрывается трение жидкости, которое, как бы оно ни было мало, всегда проявляет себя вблизи твердых стенок. Наличие вихря позади острого ребра вызывает здесь круговое движение, вследствие которого жидкость притекает к ребру также со стороны, противоположной направлению основного потока. Следовательно, около ребра возникают условия, обеспечивающие возникновение здесь поверхности раз- [c.76]

Поверхности раздела (продолжение). Измерение давления. Из сказанного в предыдущем параграфе следует, что в жидкости с умеренным трением, которым в первом приближении можно пренебречь, при обтекании всякого острого ребра всегда образуется поверхность раздела. Если такое ребро представляет собой края отверстия, через которое жидкость проходит, например, при внезапном расширении трубы, при истечении воды через отверстие сосуда под водой и т. п., то образуется такая же струя, как при истечении в свободную атмосферу из отверстия в стенке сосуда ( 5). Правда, в том случае, когда струя жидкости попадает в пространство с той же жидкостью (вода в воду или воздух в воздух), вихри, возникающие из поверхности раздела, приводят к тому, что струя быстро смешивает- [c.78]

Когда поток жидкости встречает на своем пути острое ребро, то вначале он обтекает его (рис. ХХ.24, а), при этом возникает продольный скачок скорости. Но так как скорость обтекания получается очень большой, теоретически бесконечной, очень скоро здесь возникает вихрь (рис.. ХХ.24, б), который резко снижает эту скорость. В итоге жидкость как бы избегает бесконечно больших скоростей и для борьбы с ними создает поверхности раздела, связанные с вихреобразованием. Последнее же связано с круговым движением жидкости, вызывающим притекание ее к острому ребру с обратной стороны по отношению к общему направлению движения, что помогает возникновению поверхностей раздела, на которых вследствие трения расходуется большое количество энергии. Под действием вихря поверхность раздела закручивается и усиливает вихрь, практически они составляют одно целое и растут от ничтожно малого начального возмущения до больших размеров (рис. ХХ.25). [c.424]

В авиационной технике особую важность приобрела задача об отыскании такой формы тела, которая обладает наименьшим сопротивлением при движении в воздухе. Мы знаем, что в жидкости без трения тело любой формы, движущееся равномерно, не встречает никакого сопротивления, так как поток жидкости, обтекающий тело, так же замыкается позади него, как расступается перед ним, и поэтому в жидкости не остается никакого возмущения. Это обстоятельство позволяет сформулировать указанную задачу следующим образом какую форму следует придать телу, чтобы при его движении в реальной жидкости не происходило отрыва потока от его поверхности. Если такая форма найдена, то на основании сказанного можно предполагать, что ее сопротивление практически состоит только из сопротивления трения. Опыты вполне подтверждают это предположение. Все тела, обтекание которых происходит без отрыва потока, имеют более или менее удлиненную форму, спереди закругленную, а сзади — суживающуюся, постепенно переходящую в немного притупленное острие или ребро. Спереди тела, где можно не опасаться отрыва потока, заострение излишне и здесь вполне пригодна форма удлиненного эллипсоида. Примеры тел с очень небольшим сопротивлением изображены на рис. 149 (корпус дирижабля) и на рис. 150 (профиль стойки). (Нос корабля, плавающего на воде, имеет, как известно, совершенно иную форму в своей надводной части он сильно заострен это необходимо для того, чтобы предупредить образование высокой носовой волны.) [c.262]

Теоретическому исследованию образования и развития спиральных поверхностей тангенциального разрыва около тел, обтекаемых идеальной жидкостью, посвящены работы А. А. Никольского (1957). Им получены ицтегро-диффёренциальные уравнения для автомодельных движений такого рода, получены законы подобия для обтекания тел с острыми ребрами И доказаны некоторые интегральные теоремы, касающиеся динамики таких движений. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...