Обтекание цилиндра круглого

Вернемся к рассмотрению обтекания цилиндра круглого- поперечного сечения. Изменение среднего значения его коэффициента лобового сопротивления Си можно представить так, как это сделано на рис. 4.16, где показана его зависимость от числа Рейнольдса. Отметим, в частности, резкое падение Сд в интервале, определяемом примерно значениями 4-10 Ке 6-10 . Эта область его резкого падения называется критической областью и соответствует состоянию, при котором наблюдается переход от ламинарного к турбулентному течению в по- [c.114]

Чтобы получить направление силы Р , следует вектор скорости щ повернуть на угол л/2 в направлении, противоположном циркуляции. Эта сила называется подъемной или поперечной силой Жуковского. Она является результатом того перераспределения давлений по поверхности цилиндра, которое вызвано действием присоединенного к потенциальному потоку вихря. Определяемую формулой (7.41) поперечную силу можно получить и опытным путем, создав условия обтекания цилиндра, близкие к теоретическим. Этого можно достигнуть, если круглый цилиндр, обтекаемый потоком реальной жидкости, вращать вокруг своей оси. Тогда наблюдается картина обтекания, показанная на рис. 7.12, весьма сходная с теоретической (см. рис. 7.10), и возникает поперечная сила Жуковского (эффект Магнуса). Это позволяет предполагать, что не только для частного случая обтекания круглого цилиндра, но и для случаев обтекания тел других форм можно, внося в потенциальный поток некоторую систему вихрей, получать такие течения, которые близки к наблюдаемым и в которых действуют гидродинамические силы, совпадающие с измеряемыми в опытах. [c.229]

Теплоотдача при поперечном обтекании цилиндра. Расчет теплоотдачи круглого цилиндра, обтекаемого поперечным потоком воздуха, производится по следующей формуле [c.219]

Рассмотрим сначала частный случай течения при Г = 0. Ясно, что на окружности радиуса Гд с центром в начале координат функция тока принимает постоянные значения (ф = 0). Следовательно, окружность является линией тока, а точнее частью линии тока, как так ф = 0 также на оси абсцисс (9 = 0, 0 = л). Следовательно, скорости жидкости направлены по касательным к окружности, и она может рассматриваться как непроницаемое твердое тело. Можно считать также, что рассматривается обтекание безграничного круглого цилиндра, перпендикулярного [c.65]

Рассмотрим случай обтекания прямого круглого цилиндра. Как было показано выше, поток должен задаваться функцией [c.131]

Рассмотрим случай поперечного обтекания круглого цилиндра потоком несжимаемой жидкости. Известно, что в этом случае можно выделить три режима течения 1) безотрывное обтекание цилиндра, 2) течение с образованием парного вихря и 3) течение с образованием одного крупномасштабного вихря, периодически изменяющего свое положение. Для первого режима течения остаются справедливыми основные допущения теории пограничного слоя, и процессы тепло- и массообмена поддаются аналитическому [c.171]

Перейдем к рассмотрению несколько более сложного потока. Возьмем только что изученное теоретическое обтекание круглого цилиндра и наложим на него круговой циркуляционный поток вокруг вихря (42), причем сам вихрь поместим в центр контура цилиндра. Такое обтекание в отличие от предыдущего, бесциркуляционного , будем называть циркуляционным обтеканием цилиндра. Подобный поток будет наблюдаться в действительности, если обтекаемый цилиндр вращать вокруг оси тогда окружающая цилиндр жидкость, увлекаемая внутренним трением, придет в круговое, циркуляционное движение, которое сложится с бесциркуляционным обтеканием цилиндра и даст картину, напоминающую рассматриваемое теоретическое обтекание основное отличие между теоретическим и действительным обтеканием произойдет из-за отрыва жидкости от поверхности, а также за счет возникновения поперечных, перпендикулярных к плоскости [c.244]

Для теплообмена при течении с отрывом потока от поверхности не могут быть получены такие же простые общие закономерности. Здесь достаточно полно изучены только простейшие частные случаи (обтекание единичного круглого, цилиндра, шара). Из систем тел изучены только трубные пакеты типичных конфигураций (шахматные и коридорные пучки с определенным отношением расстояний между трубами к их диаметру). [c.355]

Переходя теперь к изучению теплообмена при отрыве потока от поверхности, рассмотрим случай поперечного обтекания единичного круглого цилиндра. [c.357]

П ример обтекание круглого цилиндра. Применим изложенный способ расчета пограничного слоя к обтеканию круглого цилиндра, причем для получения однозначных соотношений возьмем в качестве основы для расчета теоретическое потенциальное распределение давления, хотя в литературе за такую основу обычно берется экспериментальное распределение давления. Пусть потенциальное течение набегает на круглый цилиндр радиуса К со скоростью С/оо, направленной параллельно оси X, и пусть обтекание цилиндра происходит без циркуляции. [c.164]

Поясним это сначала на частном случае обтекания круглого цилиндра. Как было выше показано, при бесциркуляционном обтекании цилиндра скорости и давления распределяются симметрично, что приводит к отсутствию результирующей силы давления. Если же цилиндр обтекается с циркуляцией, то симметрия в распределении скоростей и давлений нарушается, в результате чего появляется результирующая сила давления. Образование циркуляции можно представить как результат воздействия на поток вихря, расположенного в центре омываемого цилиндра. [c.117]

Поперечное обтекание труб и прутков круглого сечения. Типичная картина движения жидкости при поперечном обтекании цилиндра (одиночной трубы) показана на рис. 1-21. Вследствие различных условий смывания жидкостью разных участков цилиндрической поверхности по окружности поперечного сечения трубы условия теплоотдачи неодинаковы. Наибольшее значение коэффициента теплоотдачи имеет место на лобовой образующей цилиндра (ф=0). По поверхности цилиндра в направлении движения жидкости коэффициент теплоотдачи резко падает и при ф=90- -100° уменьшается до минимума, а затем в кормовой части грубы возрастает (рис. 1-22). [c.61]

Значения постоянных и в уравнениях для профилей скорости при продольном обтекании пучков круглых цилиндров [c.56]

Циркуляционное обтекание круглого цилиндра. Наложим на изученное обтекание круглого цилиндра циркуляционный поток вокруг вихря (44), причем вихрь поместим в центр контура цилиндра. Такое обтекание, в отличие от предыдущего, бесциркуляционного, будем называть циркуляционным обтеканием цилиндра. [c.212]

Обтекание бесконечного круглого цилиндра суммарным плоскопараллельным и циркуляционным потоком (фиг. 18). При движении плоскопараллельного потока слева направо, а циркуляционного—по часовой стрелке суммирование скоростей для верх- [c.419]

Некоторые выводы, имеющие практическое значение, могут быть получены из той гидродинамической аналогии [ 218, с)], в которой рассматривается циркуляция жидкости с постоянной угловой скоростью. Предположим, что в теле вала, передающего вращающий момент, имеется цилиндрическая полость кругового сечения с осью, параллельной оси цилиндра. Если диаметр полости мал в сравнении с диаметром вала, а расстояние полости от внешней поверхности вала велико в сравнении с диаметром полости,, то задача почти идентична с задачей об обтекании цилиндра жидкостью. Известно, что при обтекании жидкостью круглого цилиндра, наибольшая скорость равна удвоенной скорости потока отсюда мы можем заключить, что в случае вала, касательное напряжение вблизи полости будет вдвое больше, чем на некотором расстоянии от нее. Если полость располагается значительно ближе к поверхности вала, чем к его оси, или если мы имеем углубление на поверхности, имеющее в сечении форму половины круга, то касательное напряжение вблизи полости (или углубления) может вдвое превышать наибольшее касательное напряжение, которое имело бы место, если бы полости (или углубления) не было 1). [c.331]

Цилиндр круглый, движение 353 --, обтекание 71 [c.815]

Выражения для коэффициентов трения и теплоотдачи имеют особенность, так как ио О при 0. Поэтому удобнее в качестве характерной скорости использовать скорость невозмущенного потока. При обтекании круглого цилиндра диаметром d вблизи критической точки справедливо соотношение [c.299]

Круглый цилиндр при обтекании в н травлении его оси при l/d [c.232]

БЕСЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ОБТЕКАНИЕ КРУГЛОГО ЦИЛИНДРА ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ПОТОКОМ [c.222]

Таким образом, при обтекании круглого цилиндра равномерным в бесконечности безвихревым потоком равнодействующая сил давления по поверхности цилиндра равна нулю. Этот результат известен в гидромеханике как парадокс Даламбера , но он представляется парадоксальным лишь при сопоставлении с экспериментальными фактами, которые всегда обнаруживают наличие силы, воздействующей со стороны потока на любое обтекаемое тело. Однако с точки зрения теории идеальной жидкости этот результат является вполне логичным следствием той идеализации, которую мы допустили, исключив из рассмотрения силы вязкости, являющиеся причиной резко отличного от теоретического распределения скоростей вблизи поверхности цилиндра и связанного с ним распределения давлений. Кроме того, силы вязкости проявляются непосредственно в виде касательных напряжений на поверхности обтекаемого тела. [c.226]

ОБТЕКАНИЕ КРУГЛОГО ЦИЛИНДРА [c.226]

Выше были установлены комплексные потенциалы потоков, обтекающих круглый цилиндр вдоль вещественной оси. Найдем более общее выражение для циркуляционного обтекания вдоль произвольного направления под углом а к этой оси (рис. 7.13). Рассмотрим вначале бесциркуляционное обтекание вдоль мнимой оси. Его можно получить, если повернуть весь поток, изученный в п. 7.4, на угол я/2 против часовой стрелки. Такая операция математически будет реализована, если в выражении (7,30) [c.229]

Из формул (7.47) и (7.48) следует, что вектор силы Р направлен нормально к вектору скорости о (см. рис. 7.14). Замечая, что в последнем выводе циркуляция взята положительной (соответственно вращению вихря против часовой стрелки), и принимая во внимание результат, полученный при циркуляционном обтекании круглого цилиндра, можно установить следующее правило для определения направления поперечной силы Жуковского следует вектор скорости потока в бесконечности повернуть на угол л12 в направлении, противоположном циркуляции. Так как поток всюду вне тела предполагается потенциальным, а вихри расположены только на поверхности тела или внутри него, то циркуляцию можно вычислять по любому контуру, охватывающему тело. [c.235]

На рис. 10.6 приведены кривые С (Re) для круглого цилиндра и шара. При малых числах Re картина обтекания цилиндра, т. е. конфигурация линий тока близка к картине обтекания идеальной жидкостью (рис. 10.7), поэтому и распределение давления по поверхности цилиндра близко к рассмотренному в гл. 7.4. При этом, очевидно, должно быть О и gfit A /Re. Кривая [c.395]

И без того сложная гидродинамическая картина обтекания одиночного цилиндра (трубы) становится еще сложнее при обтекании пучка круглых труб. В этом случае влияние на число Нуссельта Nu оказывают схема расположения труб в пучке, поперечный шаг Zi, продольный шаг и число рядов труб г (рис. 28.3). Характеристиками пучка считают отно ительный поперечный шаг = и относительный продольный шаг lr,2 = li/d. [c.345]

Как видно, при циркуляционном обтекании круглого цилиндра сохраняется симметрия относительно оси Оу, но нарушается симметрия относительно оси Ох. В связи с этим главный вектор сил давления жидкости на по-нерхность цилиндра будет отличен от нуля и направлен вдоль оси Оу. Заметим, что в слоях жидкости под цилиндром скорости бесциркуляционного обтекания цилиндра и чисто циркуляционного потока вокруг цилиндра складываются, а над цилиндром вычитаются. При этом под цилиндром скорости больше, а давления, согласно уравнению Бернул.чи, меньше. Над цилиндром, наоборот, скорости меньше, а давления больше. Это приводит к тому, что в указанном обтекании главный вектор сил давления 7 жидкости на цилиндр будет направлен по оси Оу в отрицательную сторону (вниз). [c.176]

Так, плоские обтекания двух круглых цилиндров идеальной несжимаемой жидкостью при условии r/(F x.a) = idem (см. 40) были подобны между собой, независимо от того, каковы радиусы цилиндров, скорости набегающих потоков и плотности жидкостей в сравниваемых течениях. При этом в сход- [c.367]

Приведенное решение наглядно показывает своеобразие процесса распространения влияния вязкости на обтекание приводимого в движение тела. Опыты подтверждают теоретическое описание явления. Достаточно внимательно рассмотреть известные фотографии Титьенса ), описывающие начало движения круглого цилиндра в водяном лотке, чтобы убедиться в справедливости этого утверждения. На этих фотографиях отчетливо наблюдается, как вначале отсутствующий пограничный слой постепенно утолщается до тех пор, пока при некоторой максимальной толщине вблизи кормовой критической точки цилиндра не возникает отрыв слоя. В дальнейшем этот отрыв развивается и распространяется, стремясь занять свое предельное положение, соответствующее установившемуся обтеканию цилиндра. [c.520]

Результаты экспериментов по измерению распределений давления по поверхности круглого цилиндра на разных стадиях его движения из состояния покоя, выполненных М. Швабе ), подтверждают, что в начале движения распределение давлений очень близко к теоретическому, соответствующему безвихревому обтеканию цилиндра идеальной жидкостью. Это также говорит о том, что в начале движения пограничный слой даже на таком плохо обтекаемом в установившемся движении теле, как круглый цилиндр, весьма тонок, полностью охватывает поверхность тела и поэтому не оказывает заметного обратного влияния на внешний поток. Только после зарождения отрыва и перемещения его от задней кромки цилиндра вверх по потоку появляется резкая деформация кривой распределения давления, заканчи- [c.520]

НО, что влияние отношения температур Т Т а коэф-фиц ент теплообмена сравнительно мало на непроницаемых поверхностях и весьма существенно на проницаемых поверхностях, особенно при обтекании газом цилиндров круглого сечения. Вдув охлаждающего газа значительно уменьшает коэффициент теплообмена. В областях с большими величинами коэффициента теплообмена (критическая точка и ее окрестность) существенное уменьшение коэффициента теплообмена достигается при отно-сительно большом расходе охлаждающего газа. Расчеты показывают, что для поддержания постоянной температуры стенки расход охлаждающего газа в критической точке пропорционален корню квадратному из градиента скорости (1и 11с1х. С уменьшением радиуса кривизны цилиндрического тела в критической точке градиент скорости йи х1йх растет, а вместе с тем увеличивается необходимый расход охлаждающего газа. Вниз по течению от критической точки [c.277]

Пусть круглый цилиндр, способный свободно вращаться на своей оси, вносится в струю воды или в область гран1щы воздушного потока. В некотором интервале погружений, в противоположность упомянутому эффекту Коапда, цилиндр выталкивается из потока и при этом вращается в направлении, обратном ожидаемому,— против мельничного колеса Такой эффект наблюдается только при условии двухстороннего обтекания цилиндра. Если цилиндр заглублен настолько мало, что обтекает лишь с одной стороны, он вращается правильно . Но величина этого порогового заглубления весьма мала. При продолжении заглубления направление вращения становится встречным , затем достигается максимум скорости, ее падение и, наконец, полная остановка, когда цилиндр полностью погружается в поток. [c.59]

Образование турбулентного следа обычно бывает связана с тормозящим действием отрицательного продольного градиента давления в течении жидкости. Рассмотрим, например, обтекание прямого круглого цилиндра течением без циркуляции, перпендикулярным к оси цилиндра (см. рис. 2.2, на котором изображена обтекание верхней части цилиндра). Вне пограничного слоя жидкость можно считать идеальной, а ее движение — безвихревым. Линии тока этого потенциального движения более всего сгуща- [c.70]

Обтекание бесконечного круглого цилиндра сл..жным параллельным и циркуляционным потоком (фиг. 16). Цилиндр испытывает на единицу длины поддерживающую силу, направленную перпендикулярно кои равную р Гг (теорема Жуковского). [c.411]

Рис. 5-5. К задаче о 1Продольно1М обтекании пучка круглых цилиндров.

Как легко заключить из выражения (185), в принятом приближении влияние поперечной кривизгы тела сказывается в наличии множителя г1 (g) под знаком интеграла и делителя (х) перед знаком интеграла. При внешнем или внутреннем продольном обтекании поверхности круглого цилиндра (гп = onst) выражение (185) и все последующее решение задачи не будет отличаться от плоского. Иа самом деле все это верно лишь при выполнении условия малости отношения б/го. Отказ от этого ограничения значительно усложняет задачу даже для простейшего случая цилиндрической поверхности ). [c.632]

Коэффициент лобового сопротивления бесконечно длинного цилиндра с регулярными ребрами квадратного или треугольного сечения (шероховатость 0,04), волнистого с крупной, средней и мелкой волной соответственно с шероховатостью 0,033 0,03 и 0,01 равен 0,65—0,75. Наибольшие значения коэффициента Сх у цилиндра с треугольным гофром (0,75) и мелковолнистым (0,70). Эти данные относятся к закризисному обтеканию цилиндров— числа Рейнольдса 0,4-10 -i-1,8-10 . Коэффициент лобового сопротивления гладкого круглого цилиндра, определенный в той же аэродинамической трубе и в том же интервале чисел Рейнольдса, — 0,4—0,55. [c.63]

Отрыв пограничного слоя обычно связан с образо1ванием вихрей, которые проникают во внешний поток и существенно искажают картину течения, полученную по теории идеальной жидкости, даже вдали от тела. Для пояснения приведем некоторые сведения об обтекании круглого цилиндра несжимаемой жидкостью. На рис. 6.24 показаны две кривые распределения давления вдоль окружности цилиндра штриховая кривая построена по теории идеальной жидкости, сплошная кривая получена экспериментально Флаксбартом при числе Рейнольдса [c.331]

Следовательно, линия тока С = О состоит из оси х и этой окружности. Чтобы представить общий характер течения, следует построить другие линии тока (рис. 7.5). Если принять во внимание, что в идеальной жидкости условие, определяющее любую линию тока (и = 0), совпадает с условием на твердой границе, то можно окружность радиусом (линию тока) заменить твердой поверхностью, причем течение от этой операции не нарушится. Тогда, не учитывая течение внутри окружности, получим ее обтекание (точнее — обтекание круглого цилиндра) потенциальным потоком с постоянной скоростью Uo вдалеке от цилиндра (в бесконечности). Исключая из рассмотрения момент диполя М = 2nwo o. получаем окончательные выражения для функций U7, ф и ) потока, обтекающего круглый цилиндр [c.223]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...