Управление отрывом потока

УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА [c.199]

УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА 201 [c.201]

УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА 207 [c.207]

Современные представления об управлении обтеканием непосредственным образом связаны с отрывными течениями, которые широко встречаются как в случае внешнего обтекания ракетно-космических аппаратов, так и при движении газа внутри различных каналов (сверхзвуковые сопла реактивных двигателей и аэродинамических труб, диффузоры и др.). Интерес к исследованию таких течений в последнее время возрос из-за выявившейся возможности регулировать аэродинамические характеристики обтекаемых тел путем управления этими течениями и осуществлять соответствующие расчеты при помощи вычислительных машин. В гл. VI анализируются виды отрывных течений и рассматриваются случаи их реализации при управлении обтеканием. Эффект управления отрывным течением связан с предотвращением, затягиванием или созданием условий преждевременного отрыва потока при помощи соответствующих приспособлений. [c.7]

Устройства для управления потоком. Изменение расхода может быть осуществлено с помощью устройства, вызывающего потерю энергии, например с помощью задвижки, которая резко изменяет площадь поперечного сечения потока, вызывая образование зоны отрыва потока ниже по течению. [c.330]

Существуют различные способы управления пограничным слоем, позволяющие предотвратить или затянуть его отрыв от обтекаемого тела. Рассмотрим, например, цилиндр, обтекаемый потоком в направлении, перпендикулярном к оси. Будем вращать цилиндр так, чтобы его окружная скорость была равна или больше максимальной скорости течения на окружности цилиндра. Тогда на той стороне цилиндра, на которой жидкость и стенка движутся в одну сторону, пограничный слой будет не тормозиться, а наоборот, увлекаться вперед движущейся стенкой. Это позволяет пограничному слою легче, чем внешнему потоку, преодолеть возрастание давления в направлении течения. Поэтому на рассматриваемой стороне цилиндра возвратное движение в пограничном слое не возникает, следовательно, не происходит и отрыва потока. На противоположной стороне цилиндра, где стенка и жидкость движутся в противоположные стороны, пограничный слой испытывает резкое торможение, и поэтому здесь сначала возникает возвратное движение, а затем происходит отрыв мощного вихря. Одновременно с вихрем возникает, как об этом было сказано в 11 предыдущей главы, циркуляция вокруг цилиндра, направленная в сторону, противоположную вращению вихря. [c.194]

Для управления отрывом можно использовать тонкую центральную продольную перегородку, которая предотвращает отрыв и повышает эффективность коротких диффузоров. В диффузоре возможно также неустановившееся пульсирующее течение. При увеличении угла раскрытия диффузора постоянной длины установившееся течение преобладает до тех пор, пока коэффициент восстановления давления не достигнет максимального значения. Сразу после этого поток становится неустановившимся с интенсивной пульсацией и хаотической завихренностью. Подобные явления неоднократно наблюдались рядом исследователей. [c.178]

Отрыв потока с передней кромки может оказать влияние на весь режим обтекания поверхности. Как и в других случаях отрыва потока, вязкий поток отрывается на передней кромке под действием положительного градиента давления. При достаточно больших углах атаки крылового профиля положительный градиент давления на передней кромке с малым радиусом закругления оказывается достаточно большим, чтобы вызвать отрыв. При больших числах Маха отрыв потока с передней кромки зависит от интенсивности скачка уплотнения, образующегося около передней кромки. Даже при малых углах атаки тонкого крыла с большой стреловидностью и с заостренной передней кромкой поток отрывается от передней кромки с образованием вихрей над верхней поверхностью крыла, оказывая влияние на аэродинамические характеристики, в особенности в условиях взлета и посадки, а также под действием порывов ветра и взрывных волн в атмосфере. Другим интересным явлением считается отрыв потока с острия иглы, установленной перед тупой носовой частью тела при сверхзвуковых скоростях. Такая игла может способствовать уменьшению сопротивления и теплопередачи к летательным аппаратам, развивающим большие скорости ). Она может быть также использована как эффективное средство управления. [c.200]

Под формой поверхности тела здесь подразумевается не только форма поверхности основного тела, но и такие средства, как щели, генераторы вихрей, утолщение передней кромки, вырезы и т. д., соответствующим образом расположенные на основном теле. Чтобы управлять отрывом потока путем выбора формы основного тела, необходимо знать методы расчета распределения давления потенциального течения, пограничного слоя, а также критерий отрыва. Для трехмерных тел, с которыми приходится иметь дело на практике, не всегда имеются такие методы расчета, так что если выбор формы основного тела не обеспечивает управления отрывом, применяются дополнительные изменения формы, такие, как щели, генераторы вихрей и т. д. [c.200]

ДЛЯ обеспечения требуемых характеристик при больших скоростях необходимо устранить отрыв. Для управления отрывом вместо изменения формы сечения крыла можно использовать носовой приток, при этом пик разрежения у передней кромки смещается вниз по потоку к шарниру щитка и градиент давления уменьшается. [c.202]

Условия совместной работы струйных элементов, действие которых связано с отрывом потока от стенки. Совместная работа элементов рассматриваемого типа возможна лишь при выполнении определенных условий, которые могут быть различными в зависимости от того, для каких операций управления предназначается данный элемент. В качестве примера рассмотрим элемент релейного действия, схема которого приведена на рис. 15.2,6. Рассматриваемая ниже методика определения режимов совместной работы нескольких таких элементов, соединенных между собой, может использоваться и при анализе условий совместной работы других струйных элементов, действие которых также основано на использовании эффекта отрыва потока от стенки. [c.190]

Динамические свойства струйных элементов, работающих с отрывом потока от стенки. Переходные процессы в элементах, работающих с отрывом потока от стенки, очень сложны. Это показали уже первые опыты, проведенные с элементами данного типа при разработке их моделей, описанных в 14. Было выяснено, что процесс отрыва потока от стенки протекает различно в зависимости от того, насколько резко и в каких пределах меняется давление на входе в канал управления. В некоторых случаях, что зависит от объема и формы каналов и камер, включаемых на линии управления и в выходной магистрали элемента, наблюдаются высокочастотные колебания в потоке переход с одного режима работы на другой сопровождается характерным изменением звука, слышимого при работе элемента, что указывает на связь между аэродинамическими и акустическими эффектами и т. д. Эти наблюдения были сделаны и другими исследователями при изучении плоских струйных элементов ([59, 67] и др.). Аналитическое исследование переходных процессов в струйных элементах является одной из наиболее важных задач теории элементов пневмоники. Однако сейчас еще не имеется достаточных данных для расчета этих процессов. Поэтому ограничимся качественной их оценкой. [c.193]

Чем большим числом элементов, таких же, как данный элемент, последний управляет, тем меньше запасы по давлению и мощности потока на управление и тем большей должна быть при прочих равных условиях величина 4. Обычно элементы, действие которых основано на использовании эффекта отрыва потока от стенки, могут управлять 4—6 другими однотипными элементами (см., например, характеристики, приведенные на рис. 15.1,6 и в, согласно которым при запасе по давлениям управления около 2, в точке переключения расход воздуха на выходе элемента в шесть раз превышает расход воздуха в канале управления). [c.195]

Например, для элементов, у которых переходные процессы относятся к первому из указанных типов, характерно следующее. С увеличением относительного размера с/оо сначала повышается коэффициент усиления по мощности однако при некоторых значениях с/ао работа элемента становится неустойчивой. Это связано с тем, что поток, примыкая ко второй стенке, тут же отрывается от нее. При достаточно больших значениях с/ао эта неустойчивость работы исключается. Однако с дальнейшим увеличением 1с/ао ухудшаются статические характеристики элемента, уменьшается коэффициент усиления, так как для отрыва потока от стенки необходимы большие управляющие давления. С увеличением относительной ширины канала управления а йо первоначально также увеличивается коэффициент усиления. При некоторых промежуточных значениях а ао наблюдаются колебания струи. При больших 01/09 коэффициент усиления становится малым. С увеличением при прочих равных условиях относительного размера Со/оо или величины Ро также растет коэффициент усиления элемента, так как необходимы меньшие затраты мощности в системе управления для отрыва потока от стенки однако при выходе этих величин за определенные пределы работа элемента становится неустойчивой. [c.197]

Возможно использование акустических сигналов также и для управления струйными элементами других типов. Опытные данные об использовании для управления с помощью акустических сигналов струйными элементами, работающими с отрывом потока от стенки, были опубликованы в [35]. Элементы этого типа были использованы для преобразования электрических сигналов в пневматические под действием электрических сигналов получались звуки (при опытах использовался громкоговоритель) с помощью звука производилось переключение потока в струйном элементе. Под действием звуковых колебаний струя примыкает [c.439]

Меняя скорость течения во внешнем потоке или воздействуя на пограничный слой, можно менять условия отрыва потока от стенки. На этом основано управление пограничным слоем. [c.470]

Аэродинамические органы управления, работающие в режиме локального и развитого отрыва потока от боковой поверхности корпуса летательного аппарата, весьма эффективны, однако к настоящему времени не получили достаточно широкого распространения, что во многом объясняется отсутствием систематизированных расчетно-экспериментальных данных по аэродинамическим характеристикам. [c.164]

Исследуемые способы аэродинамического управления и торможения. На фиг. 1 представлены аэродинамические схемы исследуемых тормозных устройств, обтекание которых сопровождается отрывом потока. Здесь же даны основные геометрические параметры тел вращения и щитков. [c.164]

При сравнительном экспериментальном исследовании сверхзвуковых профилей в плоской, кольцевой и вращающейся решетках [3.89] возникли трудности с получением одинаковых характеристик. В плоской решетке происходило течение с отрывом потока, по-видимому, вследствие неэффективного управления пограничным слоем в рабочей части трубы. В кольцевой решетке получены вполне кондиционные результаты, которые поразительно хорошо согласуются с расчетными данными по распределению давлений. Экспериментальные данные для вращающейся решетки расходились с расчетными, вероятно, вследствие больших диаметров приемников давления и из-за влияния пристеночного пограничного слоя. [c.96]

Многие способы регулирования циркуляции скорости, в том числе с помощью механических закрылков, связаны с отсосом или выбросом газа вспомогательными средствами. Турбомашины, имеющие много лопаток, не являются идеальными объектами для выпуска или отбора газа внешними вспомогательными средствами, особенно если их КПД имеет важное значение. Однако в таких приложениях, как охлаждение турбинных лопаток, дополнительный воздух может косвенно использоваться для управления пограничным слоем. К счастью, применение дополнительного воздуха в турбинах не является главным средством управления пограничным слоем. Для предотвращения отрыва потока можно использовать решетки с тандемными лопатками. Тогда не требуется никаких внешних источников вспомогательного воздуха. [c.256]

Поскольку отрыв потока в диффузоре ведет к резкому возрастанию его гидравлического сопротивления, целесообразно принимать меры для перемещения точки отрыва к выходному сечению. Совокупность способов искусственного перемещения точек отрыва называют управлением пограничным слоем. [c.352]

Чтобы Предотвратить отрыв потока от обтекаемой поверхности ИЛИ переместить точку отрыва ближе к кормовой точке профиля, прибегают к искусственным приемам, известным под названием управление пограничным слоем. [c.126]

Дополнительными проблемами, связанными с отрывом, являются управление сверх- и гиперзвуковыми летательными аппаратами и ограничения некоторых характеристик этих аппаратов. Например, на крыле самолета скачок расположен где-то между передней и задней кромками, и отрыв, вызванный скачком уплотнения, влияет на распределение давления по крылу. При трансзвуковом режиме полета отрыв часто превращает плавное и постепенное нарастание давления по крылу в чрезвычайно возмущенное распределение со значительными пульсациями, вызывающими тряску аппарата или сильные изменения его устойчивости и управляемости. При сверхзвуковых скоростях скачок уплотнения перемещается по направлению к задней кромке, приобретая наклон относительно направления потока таким образом, хотя скачок слабый, при больших углах атаки все еще возможен отрыв. [c.230]

Так как двумя факторами, определяющими отрыв потока, являются положительный градиент давления и вязкость, отрывом можно управлять путем изменения или сохранения структуры вязкого течения, чтобы эти два определяющих фактора предотвращали или замедляли отрыв. Существуют два метода управления требующий и не требующий подвода энергии. Например, отрывом можно управлять путем соответствующего выбора формы поверхности тела. С другой стороны, для предотвращения отрыва можно применить отсасывание пограничного слоя. [c.200]

Другой способ управления пограничным слоем состоит в следующем в том место стенки, около которого при возвратном движении пограничного слоя должна накапливаться жидкость, устраивается отверстие, например щель, и через эту щель производится отсасывание жидкости внутрь обтекаемого тела. Таким путем предотвращается накапливание жидкости в пограничном слое и тем самым устраняется причина для отрыва потока. Действие отсасывания усиливается еще тем, что непосредственно около щели создается понижение давления, что также препятствует отрыву потока. Правда, такой способ предотвращения отрыва потока не уменьшает сопротивления, но зато он позволяет получить обтекание очень коротких или совсем неудобооб-текаемых тел почти без всякого образования вихрей. [c.195]

Использование свойств пристеночных течений в струйных элементах непрерывного действия. В основном эффект отрыва потока от стенки используется для получения в струйных элементах релейных характеристик. Однако фписанные в 14 опыты, проведенные со струйными элементами, построенными по пространственной схеме, показали, что при определенных условиях благодаря свойствам пристеночных течений могут получаться и нерелейные характеристики изменения выходных величин в зависимости от давления управления, рабочий участок которых имеет большой уклон (см., например, кривую 5 на рис. 14.4, в). Это объясняется тем, что при течении основной струи вдоль криволинейной стенки малые управляющие воздействия могут вызывать отклонения основной струи, приводящие к существенным изменениям давления и расхода на выходе элемента, которые при указанных условиях происходят без отрыва потока от стенки. [c.198]

Ряд возможных вариантов построения вихревых элементов рассмотрен в работе [72]. На рис. 20.5, в показана схема элемента, в котором объединены элемент, действие которого основано на использовании эффекта отрыва потока от стенки, и вихревой усилитель. Поток воздуха подводится по каналу 1. При создании давления в канале управления 2, большего, чем в канале 5, основной поток воздуха, примыкая к стенке 4 и не завихриваясь в камере 5, проходит к выходному ее отверстию 6. При этом для заданного давления на входе получается максимальный расход воздуха. Если в канале управления 2 давление меньше, чем в канале управления 3, то поток, примыкая к стенке 7, поступает в камеру 5 по тангенциальному каналу и завихривается в ней. Это приводит к уменьшению расхода. [c.223]

Задвижки могут иметь только два рабочих положения открытое и закрытое. В связи с этим задвижки выполняются только проходными с двумя патрубками. В вентилях также имеется два рабочих положения золотника. Однако здесь каждое рабочее положение может быть использовано как для закрывания, так и для открывания прохода. Поэтому вентили могут быть не только двухходовыми (проходными и угловыми), но и трехходовыми. В отличие от вентилей и задвижек число проходов в кране теоретически вообще не ограничено. Следствием этого является еще одно преимущество кранов — возможность сосредоточить в одном запорном устройстве управление несколькими потоками. Один кран может заменить несколько задвижек или вентилей. В вентилях и задвижках подвижная деталь затвора меняет свое положение и пространстве при откпывянии и яя-крывании. Уплотнительные поверхности размыкаются при открывании затвора. Поэтому уплотнение подвержено коррозии и эрозии в открытом положении. Возможно защемление посторонних частиц между уплотнительными поверхностями, что приводит к повреждению последних и нарущению герметичности. Кроме того, здесь нет замкнутой полости между деталями затвора, где могла бы сохраняться смазка. В то же время в кранах пробка не отрывается от корпуса при работе и уплотнительные поверхности остаются замкнутыми. Это значительно уменьшает коррозию и эрозию, устраняет опасность попадания и защемления посторонних частиц, позволяет применять смазку уплотнительных поверхностей. Применение смазки повышает Герметичность, надежность и долговечность работы затвора, а также уменьшает усилия управления. [c.12]

Если отрыв потока начинается на конце крыла, то сваливание самолета, вероятнее всего, будет сопровождаться резким креном, так как неста-ционарность аэродинамических характеристик в области срыва может создать момент по крену. При этом эффективность поперечного управления может быть частично потеряна из-за расположения элеронов в зоне отрыва потока Тем не менее, срыв, начинающийся на конце крыла, можно считать приемлемым, если концевой профиль имеет плавный максим пм подъемной силы. В этом случае конец консоли крьша будет создавать достаточную подъемную силу после срыва без возникновения значительного момента по крену. [c.77]

Рассмотренный в [2-4] способ управления обтеканием тел на основе использования встроенных вихревых ячеек принадлежит к числу энергозатратных, причем при ламинарном режиме обтекания тела не удается обеспечить снижение сопротивления приемлемым уровнем энергетических затрат. Поэтому значительный интерес в исследованиях по данной проблематике проявляется к пассивным способам управления, в число которых входит, например, переброска жидкости из передней критической точки торможения в заднюю по прямолинейному каналу постоянного сечения с последующим истечением ее в ближний след [7]. Представляется перспективным организация перетока жидкости по каналам непосредственно под контуром обтекаемого тела с последующим выдувом ее через окна, располагаемые в зоне отрыва потока (зоне пониженного давления). [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...