Время отрыва пограничного сло

Определение точки отрыва пограничного слоя. В настоящее время теория отрыва турбулентного пограничного слоя разработана недостаточно. Как уже указывалось, в области, близкой к точке отрыва, гипотеза об однопараметрической зависимости [c.69]

Малая толщина пограничного слоя и большие градиенты скорости в нем послужили основой, на которой Л. Прандтль развил- приближенную теорию интегрирования уравнений Навье—Стокса и построил теорию пограничного слоя. Эта теория позволяет рассчитывать течение в пограничном слое и определять касательные напряжения на поверхности тела. Однако она справедлива только до точки отрыва пограничного слоя и не дает возможности, например, вычислить полное сопротивление, испытываемое телом (за исключением случаев, когда отрыва погранслоя не происходит). В настоящее время вообще не существует теории, по которой можно рассчитать сопротивление тела, движущегося в жидкости. [c.40]

В настоящее время получили распространение приближенные методы расчета пограничного слоя. Они позволяют относительно быстро рассчитать с определенной точностью локальные значения коэффициента тре])ия, толщин потери импульса и вытеснения, а также положение места отрыва пограничного слоя. При наличии данных по распределению скорости внешнего потока вдоль стенки с помощью приближенных методов можно рассчитать пограничный слой в общем случае обтекания тела любого профиля. [c.115]

При больших числах Рейнольдса влияние вязкости сосредоточено, согласно теории Прандтля, в тонком пограничном слое вблизи обтекаемой поверхности. Такая структура течения обусловлена процессами диффузии и конвекции завихренности от поверхности тела. При малой вязкости Ке 1) расстояние по нормали к поверхности тела, на которое диффундирует завихренность, оказывается существенно меньшим, чем расстояние, на которое за то же время завихренность переносится вдоль поверхности за счет конвекции. При отрыве пограничного слоя влияние вязкости уже не локализовано в тонком пристеночном слое и может распространяться на области больших масштабов. Отрыв пограничного слоя, вызываемый падением скачка уплотнения или неблагоприятным градиентом давления и др., сопровождается появлением [c.166]

Некоторые наблюдения над отрывом пограничного слоя при сверхзвуковом течении были произведены в свое время еще А. Буземаном [ ]. В сверхзвуковых аэродинамических трубах поток воздуха, с целью обратного преоб- [c.345]

Простейший и в то же время практически очень важный случай турбулентного пограничного слоя мы имеем при продольном обтекании плоской пластины. С этим случаем мы встречаемся при вычислении сопротивления трения корабля, сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, а также лопаток турбины или воздуходувки. Продольное обтекание плоской пластины характерно тем, что для него градиент давления вдоль стенки равен нулю, и поэтому скорость вне пограничного слоя остается постоянной. Правда, при обтекании только что перечисленных тел градиент давления не всегда равен нулю. Однако до тех пор, пока не возникает отрыва пограничного слоя, сопротивление трения во всех этих случаях, так же как и при ламинарном течении, мало отличается от сопротивления плоской пластины. Следовательно, закономерности пограничного слоя на плоской пластине являются основой для расчета сопротивления всех тел, у которых при обтекании не возникает резко выраженного отрыва. Распространение выводов, которые мы получим при изучении пограничного слоя без градиента давления, на пограничный [c.571]

В настоящее время разработано большое число элементов струйной техники, отличающихся различными конструктивными особенностями. Однако работа любого из них основана на использовании одного из двух принципов гидроаэродинамики принципа взаимодействия свободных струй жидкости или газа или принципа отрыва пограничного слоя. [c.5]

Рейнольдса, и течение перестает быть стационарным, несмотря на постоянство скорости обтекания Voo- При атом некоторая часть жидкости время от времени вырывается из кольцевого вихря и сносится вниз но потоку. Указанные колебания вихря сопровождаются колебаниями продольной силы /р, и появлением колеблющейся значительной поперечной (перпендикулярной к скорости потока) силой на сферу (средняя по времени величина которой равна нулю). Резкое падение С при Re,, Ю связано с переходом ламинарного пограничного слоя в турбулентный режим, что приводит к затягиванию точки отрыва погранслоя вниз по потоку и уменьшению сопротивления. [c.251]

В действительности обе схемы отрыва идеализируют реальный процесс, поскольку всплытие пузырька начинается фактически сразу после его зарождения, как это следует из анализа рис. 6.14, а. По мере отхода пузырька от обогреваемой стенки уменьшается площадь его поверхности, соприкасающейся с тепловым пограничным слоем на стенке. В результате с увеличением объема пузырька уменьшаются энергетические ресурсы для его роста показатель степени п в зависимости вида (6.52) уменьшается в сравнении со значениями = 1/2 или = 3/4, определяемыми соответственно (6.41) и (6.44). Это особенно заметно для крупных пузырьков, время пребывания которых у обогреваемой стенки составляет 100—200 мс, что на порядок превышает типичное время роста паровых пузырьков при кипении воды и ряда других жидкостей при давлениях, близких к атмосферному. Такие крупные пузырьки перед отрывом практически перестают увеличивать свой объем (п = 0). Последний из кинокадров на рис. 6.10, б наглядно объясняет причину этого здесь поверхность пузырька практически не имеет контакта с перегретой жидкостью на обогреваемой стенке. Поскольку такое изме- [c.283]

В последнее время опубликован ряд исследований по экспериментальной проверке теории пограничного слоя. Некоторые работы посвящены нахождению положения места отрыва методом подкрашенных струек воды (вначале посредством перманганата калия, позднее — подкрашиванием веществами, воздействующими на фотографическую пленку) или дымовых струек в воздухе. [c.14]

В этом разделе переработан пункт, посвященный уравнениям сохранения кинетической энергии турбулентности. В раздел включена информация о / -е-модели турбулентности, широко используемой в настоящее время в численных расчетах. Написан новый параграф о гидродинамике электропроводных жидкостей в магнитном поле. Приведены новые результаты исследований о росте и условиях отрыва паровых пузырьков при кипении, сведения о методах расчета дисперсно-кольцевых двухфазных потоков. Материал по интегральным методам расчета динамического пограничного слоя как утративший актуальность в современных условиях сокращен. [c.7]

Такие колебания цилиндра в потоке постоянной скорости, происходящие за счет внутренних явлений в пограничном слое на поверхности цилиндра, приводящих к только что отмеченным отрывам масс жидкости с поверхности цилиндра, относятся к числу автоколебаний. Их можно наблюдать на всевозможных плохо обтекаемых телах. Возникая в жидкости, эти периодические процессы вызывают вибрации тел, погруженных в жидкость. Известны автоколебания фабричных труб и высотных зданий во время ветра, причем частота этих колебаний не связана с частотой порывов ветра, как это имело бы место при вынужденных колебаниях. Аналогичные автоколебания совершают перископ подводной лодки, трубки конденсатора паровой турбины и др. [c.370]

Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток на этапе развивающегося и перемещающегося отрыва станет заметным и приведет к появлению времени в числе аргументов скорости внешнего потока. Пользуясь сравнительной малостью продолжительности разгона и вводя время в определение толщины пограничного слоя, можно искать решение задачи в виде ряда по степеням времени, сходимость которого при достаточно малых i обеспечена. Это обстоятельство также облегчает решение. [c.516]

В последнее время получил значительное развитие новый, важный для практики раздел теории пограничного слоя — учение о взаимодействии пограничного слоя с внешним невязким потоком, расширившее рамки классической теории на случай движений вязкой среды (несжимаемой и сжимаемой) в областях, граничащих с особыми точками течений, такими как точка отрыва слоя от твердой поверхности и последующего его прилипания к ней, точка нарушения гладкости контура, движений в донной области за срезом снаряда, в ближнем следе за телом и др. [c.700]

Так, например, в области диффузорного течения турбулентного пограничного слоя с постоянными физическими свойствами (/ < 0) величина может быть существенно меньше единицы, а в точке отрыва (/ = /кр) = О, в то время как при конечных числах Рейнольдса в диффузорной области пограничного слоя 1. [c.22]

Таким образом, исследованное в настоящем параграфе движение со степенным распределением скорости во внешнем потоке представляет своеобразный практический интерес. Выбирая для показателя степени т (или р) различные убывающие значения от т до т — —0,0904, мы тем самым рассматриваем движения, похожие на происходящие в различных сечениях пограничного слоя на крыле вблизи лобовой критической точки 0(/и=1, р = 1), точки минимума давления М т = 0, Р=0) и, наконец, точки отрыва 8(т = —0,0904, [3 = — 0,1988). Для дальнейшего, однако, важно понять, что рассмотренный в настоящем параграфе класс течений соответствует фиксированным значениям т или при всех значениях абсциссы х, в то время как в пограничном слое при различных значениях х приходится иметь дело как с ускоренным потоком в лобовой части крыла, так и с замедленным — в кормовой части. Чтобы использовать для приближенного описания движения в пограничном слое на крыле профили скоростей и другие величины, представленные в предыдущих таблицах, пришлось бы для каждого сечения пограничного слоя на крыле брать из таблиц значения этих величин, соответствующие своему, характерному для данного сечения слоя значению р или т. Для установления связи между необходимым значением р (или т) и абсциссами X различных сечений слоя в этом случае потребовались бы некоторые дополнительные соображения, которые будут изложены в следующих параграфах, посвященных приближенным методам теории ламинарного пограничного слоя. [c.547]

В прошлом много исследований было посвящено турбулентному отрыву при внешнем обтекании тел, например крыльев летательного аппарата, или при внутреннем течении, например в диффузоре. Эти исследования были основаны на теории пограничного слоя. Как будет показано ниже, одной теории пограничного слоя недостаточно, чтобы рассчитать отрыв потока при внутреннем течении, и до сих пор не существует подходящего метода для окончательного расчета отрыва потока в диффузоре. В настоящее время [c.143]

Присоединенная кавитация, несомненно, возмущает течение в пограничном слое. С одной стороны, поскольку жидкость полностью отрывается от поверхности у начала кавитационной зоны и присоединяется к ней только у ее конца, обычное поверхностное трение на этом участке поверхности отсутствует. В то же время образуется возвратное течение, которое создает отрицательное трение. С другой стороны, возвратное течение, вероятно, состоит в основном из жидкости, находившейся в пограничном слое перед кавитационной зоной. Следовательно, непосредственно за каверной должна образоваться область восстановления пограничного слоя, в которой обмен количеством движения несколько больше среднего, что должно компенсировать отрицательное трение возвратного течения. В конечном счете при образовании зоны присоединенной кавитации поверхностное трение, по-видимому, уменьшается. [c.321]

Вторичные скачки очень четко видны также на фотографиях [24], но на большинстве из них, относящихся к обтеканию тел с изломом контура, явно присутствуют отрывные зоны за угловой точкой, судя по первому впечатлению, инициирующие образование скачка. Однако на снимке № 267 (обтекание полусферы с цилиндром при М = 1,96) ...нет никаких признаков отрыва в месте соединения сферы с цилиндром [24], в то время как слабый вторичный скачок все еще можно разглядеть. Таким образом, возникает впечатление (и оно усиливается тем, что скачки регистрируются в численных решениях, моделирующих безотрывное обтекание), что не отрыв пограничного слоя инициирует скачок, а наоборот — наличие вторичного скачка, порождаемого глобальными обстоятельствами, вызывает отрыв пограничного слоя (с областью отрыва малой протяженности), который и зафиксирован на большинстве фотографий в [24]. [c.290]

Если рассмотреть динамические условия, которые приводят к неустойчивости ламинарных потоков при наличии вихрей заданного вида, то можно ожидать, что эта неустойчивость должна наступать тогда, когда обтекаемая стенка является плоской или выпуклой. В то же время вогнутые линии тока проходят вдоль той части стенки, где скорость возрастает. Это имеет место в окрестности критической точки обтекаемого тела, где набегающий поток круто меняет направление. Место поворота соседних с критической точкой линий тока ограничено критическими линиями той области потока, внутренние точки которой находятся в таких же динамических условиях, как и линии тока при движении вдоль вогнутой стенки. Соответствующие условия имеют место при обтекании клина или вблизи сильного отрыва пограничного слоя. Уже Релей, правда не принимая во внимание внутреннее трение, в известной работе указал на возможную неустойчивость процесса течения. Примерно к такому же выводу пришли Н. А. В. Пирси [13, стр. 367], А. М. Кьюз и Ю. Д. Шетцер [5, стр. 285]. Указанные авторы считали, что основной причиной появления неустойчивости течения являлось нарушение равновесия между перепадом давления, нормального к линиям тока, и центробежной силой. Даже нри наличии вязкости это соображение сохраняет силу и в настоящее время. [c.260]

Таки.м образо.м, в случае симметричного обтекания цилиндра в настоящее время можно представить распределение скорости, касательное напряжение на стенкс и интегральные характеристики пограничного слоя первыми щестью членами ряда в уравнениях (3-49), (3-51) и (3-53). Сопоставление расчетных значений указанных величин с их значениями, полученными из точного решения численным методом Л. 90, ИЗ], показывает, что шесть членов ряда дают хорошие результаты вдали от отрыва пограничного слоя. По мере приближения к отрыву расхождения становятся значительными н для получения удовлетворительных выходных характеристик пограничного слоя необходимо увеличение числа членов ряда. Поскольку, однако, такой путь требует затраты большого труда и времени, целесообразно пользоваться другими менее трудоемкими и достаточно надежными методами расчета вблизи отрыва (гл. 4). [c.99]

Отрицательное влияние пограничного слоя на эффективность неголовных диффузоров значительно сильнее, чем на эффективность лобовых. Проникновение пограничного слоя, нарастающего на фюзеляже, в диффузор может привести к большим потерям давления вследствие отрыва пограничного слоя под действием положительного градиента давления. Поэтому при применении неголовных диффузоров, как правило, предусматриваются устройства для управления пограничным слоем, о необходимости которых свидетельствуют следующие экспериментальные данные. При испытаниях полукруглого диффузора [2] при Мн=1,88 вследствие потерь, вызванных проникновением пограничного слоя на фюзеляже внутрь входа, коэффициент огд получился равным 0,715, в то время как при Наличии управления пограничным слоем сгд этого диффузора может равняться 0,89. Для плоского диффузора во время испытаний при Мп=2,9 [9] получены следующие максимальные значения коэффициентов 0д без отсоса пограничного слоя 0,6, с отсосом пограничного слоя 0,7 (теоретическое значение огд для этого диффузора при и=2,9 равно 0,757). Однако введение системы управления погра иичным слоем приводит к возникновению дополнительного сопротивления, которое необходимо учитывать при оценке эффективно-" и диффузора и двигателя в целом. Величина дополнительного [c.75]

При реальном обтекании летательного аппарата или его элементов (крыла, фюзеляжа, оперения и т.п.) при определенных углах атаки и числах Маха могут возникать отрывы пограничного слоя, приводящие к появлению нелинейности в суммарных аэродинамических характеристиках. В настоящее время идентифицировать отрывное обтекание при больших дозвуковых скоростях позволяют как количественные, основанные на измерении местной скорости (термоанемометр, лазерно-допплеровский измеритель скорости), так и качественные (пневмометрические, жидкая пленка, оптические) методы измерений. В качестве вариации пневмометрического метода измерений для определения перехода пограничного слоя на крыле использовался метод пульсаций полного давления [1]. В принципе такой метод может быть использован и для определения отрьша пограничного слоя. Однако для этого необходимо перемещать насадок полного давления вдоль поверхности или устанавливать поверхностные козырьки (трубки Стантона). [c.114]

С течением времени начинают сказываться силы вазко-сти. Течение жидкости у поверхности тела замедляется. Наиболее сильно уменьшается скорость частиц у позерх-ности цилиндра (и = п = О в силу условия прилипания), в то время как при у = оо скорость не уменьшается ( 1у==оо = ос)- Поэтому из-за необратимой потери эн(ргии давление в кормовой точке (у = О, й = я) не восстанавливается до значения рд, где рд — давление в лобовой критической точке. Более того, за точкой минимума давления аере-мещение жидкости вниз по потоку становится невозможным, так как в этой области под действием противодавления возникает обратное течение. В результате в зоне встречи прямого и обратного течений возникает искажение безотрывного обтекания. Пограничный слой раздувается и, г ако-нец, отрывается. [c.432]

Экспериментальное изучение влияния положительного градиента давления на турбулентность в канале и пограничном слое крайне осложнено тем, что поток подчас находится в неравновесном состоянии. Как указывает Дёнх [1], получение простейших равновесных течений возможно лишь в таких каналах, в которых распределения скоростей в каждом сечении по потоку подобны. Изучение таких равновесных течений способствует решению многих практических задач, в которых состояние потока изменяется от параллельного течения (нулевой градиент давления) до точки отрыва. Полное подобие распределений скоростей по потоку достигается только тогда, когда число Рейнольдса и соответствующий безразмерный градиент давления не зависят от х Для вполне развитых потоков в слабо расходяш емся канале, где градиент давления обусловливается изменением сечения канала, постоянство R достигается использованием плоского диффузора. Исследованием течений в плоских расширяющихся каналах занимались в свое время Дёнх [1] и Никурадзе [2], которые измеряли лишь профили средних скоростей. К тому же сомнительно, что в этих работах поток был равновесным. Клаузер [3] исследовал равновесные пограничные слои с положительным градиентом давления. Как и для конического диффузора, в этом случае имело место изменение числа Рейнольдса [21] по потоку. [c.373]

Условием отрыва, как было сказано, является равенство нулю касательного напряжения на стенке. Отсюда следует, что для предсказания отрыва должна быть установлена достаточно точная связь между формой эпюры скоростей, продольным градиентом давления и касательным напряжением на стенке. Известно много критериев, служащих для определения точки отрыгза турбулентного пограничного слоя. В настоящее время оценка обычно производится по величине формпараметра Н (6.45), в котором интегрально учитывается связь между формой эпюры скоростей, градиентом давления и касательным напряжением на стенке [с помощью формул (6.42), (6.43), (6.46)). Расчеты по [c.183]

Возможно, мне следует рассказать как я заинтересовался этой задачей. В 1911 году я был аспирантом в Геттингене. В тот период основной интерес для Прандтля представляла теория пограничного слоя (которую мы обсудим нозже), т. е. течение жидкости очень близко к новерхности тела. В то время у Прандтля работал кандидат на получение докторской степени Карл Химеиц [6], которому он дал задание построить гидроканал, чтобы в нем можно было бы наблюдать отрыв течения позади цилиндра. Цель заключалась в экспериментальной проверке точки отрыва, рассчитанной посредством теории пограничного слоя. Для этой цели, во-первых, необходимо было знать распределение давления вокруг цилиндра в установившемся течении. К своему удивлению, Химеиц обнаружил, что течение в его канале сильно колебалось. [c.77]

В последнее время успешно проводились расчеты отрыва ламинарного потока, вызванного скачком уплотнения. Исследования охватывают всю область взаимодействия скачка с пограничным слоем, включая течение вверх и вниз по потоку, а также область присоединения потока. Получены теоретические решения линеаризованных уравнений движения без учета и с учетом вязких членов для течения, слабо отличаюхцегося от течения Блазиуса (35, 36]. [c.262]

Течение было полностью турбулентным. Как видно из фиг. 25, д, Ь всегда соответствует точке присоединения. Согласно шлирен-фотографи-ям (фиг. 25, а — в), если отношение толщины пограничного слоя к высоте уступа 6/ 1 меньше единицы, то происходит резкое и явно выраженное изменение структуры потока. Однако, если ЫЬ, > 1, каверна открывается внезапно, но замыкается постепенно. Имеется небольшая область гистерезиса, и если Ь уменьшать постепенно, то область отрыва остается замкнутой более продолжительное время и наоборот. При переходе от замкнутой к открытой каверне течение в ней было неустойчивым. [c.34]

ПО поверхности тела. Кроме того, давление внутри присоединенной каверны может быть низким и достигать давления насыщенного пара, в то время как давление в зоне отрыва обычного пограничного слоя близко к давлению в окружающей среде. В зоне суперкавитации давление равно давлению насыщенного пара, если эта зона не связана с атмосферой или каким-либо источником газа. [c.322]

В потоках с турбулентным пограничным слоем на обтекаемой поверхности чисто аналитический расчет трения и конвективного теплообмена в настоящее время невозможен. Однако разработаны различные полуэмпи-рические методы, позволяющие с достаточной для практики точностью рассчитать поверхностное трение и теплообмен. В случае изотермического пограничного слоя в области существенных градиентов давления можно надежно рассчитать динамические характеристики турбулентного слоя и определить положение места отрыва. Меньше разработаны теория и методы расчета турбулентного пограничного слоя с градиентом давления в условиях интенсивного тепломассообмена и при больших скоростях движения газов. В некоторых случаях применение модифипированной аналогии Рейнольдса процессов переноса тепла и количества движения позволяет распространить полуэмпирические методы расчета изотермического пограничного слоя на расчет турбулентного пограничного слоя в условиях интенсивного теплообмена, влияния сжимаемости, поперечного потока массы и других факторов. [c.5]

В ряде работ активное воздействие на течение в каналах носит аэродинамический характер. Сюда относится, прежде всего, отсасывание пограничного слоя для предотвращения отрыва в диффузоре, предложенное еще Л. Прандтлем. Одно из первых исследований подобного рода в нашей, стране выполнено И. Ф, Евдокимовым применительно к диффузорам аэродинамических труб (1940). В последнее время интересные результаты в этом направлении применительно к кольцевым диффузорам получены А. Ш. Дорфманом, Н. И, Польским и М. И. Сайковским (1961). На затягивание отрыва потока в диффузорах можно также оказать воздействие с помощью тангенциального вдува или же путем создания соответствующего неравномерного начального профиля скорости. [c.802]

Отмеченное выше свойство отсутствия областей замедления газа на стенке сопла, по принятым в настоящее время представлениям, гарантирует существование безотрывного пограничного слоя, а значит, и безотрывность течения в целом (рассматриваемого теперь как решение уравнений Навье-Стокса при достаточно большом числе Рейнольдса). Эти представления основываются как на теории пограничного слоя [73], так и на полуэмпирических локальных критериях отрыва. [c.122]

Ламинарный пограничный слой на круглом цилиндре был исследован также А. Томом до числа Рейнольдса 1/осО/ = 28 ООО и А. Фэйджем [ ] при числах Рейнольдса ПосО/у от 1,0 10 до 3,3 10 . Некоторые сведения о сопротивлении давления и сопротивлении трения в области докритических чисел Рейнольдса имеются в работе Л. Шиллера и В. Линке [ ]. При числах Рейнольдса между 60 и 5000 позади цилиндра образуется вихревая дорожка с правильной структурой (рис. 2.7 и 2.8). Частоты отрыва вихрей в такой дорожке тщательно исследованы Г. Бленком, Д. Фуксом и Г. Либерсом а в недавнее время — А. Рошко (см. 3 главы II). [c.169]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...