Обтекание цилиндра

Рис. 9-6. Схемы обтекания цилиндра с прямыми ребрами высотой 30 мм (а) и 20 мм (б) слоем песка.

ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРА И ПУЧКА ТРУБ [c.135]

К тому же для объяснения механизма обтекания сфер привлекались данные по обтеканию цилиндров [3, 618]. [c.35]

Обтекание тел потоком жидкости или газа, как уже указывалось, является одной из основных задач гидродинамики и аэродинамики ). Мы начнем рассмотрение этих задач с простейшего случая обтекания цилиндра, ось которого перпендикулярна к потоку. При этом мы пока ограничимся задачами, в которых силами вязкости можно пренебречь (когда соблюдены условия, приведенные в 125). Для цилиндра, расположенного перпендикулярно к потоку жидкости, опыт дает изображенную на рис. 324 картину распределения токовых линий в потоке, обтекающем цилиндр. Поскольку мы пренебрегли вязкостью, то для потока справедлив закон Бернулли. Согласно этому закону в точке А, где скорость потока близка к нулю, давление в жидкости [c.545]

Изменение характера обтекания цилиндра при переходе от невязкой к вязкой жидкости влечет за собой существенное изменение распределения давления текущей жидкости на поверхность цилиндра. [c.548]

Мы говорили все время о телах, имеющих большие размеры в направлении оси г. Однако эти же соображения остаются справедливыми и в случае тел вращения, ось которых расположена вдоль оси х. В частности, для объяснения различного лобового сопротивления тел, изображенных на рис. 320, могут быть применены те же соображения. На рис. 329 приведена фотография наблюдаемой картины обтекания тела сигарообразной формы. В отличие от случая обтекания цилиндра (рис. 331, стр. 552), позади тела отсутствует завихренная область пониженного давления. [c.550]

Для полета самолета необходимо, чтобы при движении в горизонтальном направлении на крылья самолета со стороны воздуха действовала подъемная сила, направленная вертикально вверх. Как мы убедились при рассмотрении обтекания цилиндра, на цилиндр может действовать лобовое сопротивление (при наличии сил вязкости), но подъемная сила не возникает. [c.554]

Естественно, что при обтекании цилиндра вследствие полной симметрии не может возникнуть отклонение потока вниз, а значит, на цилиндр не может действовать подъемная сила. Поэтому для того, чтобы могла возникнуть подъемная сила, должна быть нарушена симметрия либо формы крыла самолета, либо его положения относительно набегающего потока. [c.554]

Поскольку у передней кромки крыла обтекание должно быть подобно обтеканию цилиндра, то мы можем приведенную на рис. 326 [c.555]

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно, как мы это делали, рассматривая лобовое сопротивление при обтекании цилиндра, обратиться к распределению давлений потока на различных участках крыла [c.556]

Наглядность картины обтекания вращающегося цилиндра позволяет проследить происхождение подъемной силы и лобового сопротивления и отчетливо разделить роль вязкости в образовании той и другой силы. Подъемная сила обусловлена тем, что скорость жидкости над цилиндром оказывается больше, чем под ним, и поэтому, в соответствии с законом Бернулли, давление под цилиндром выше, чем над ним. Лобовое сопротивление обусловлено главным образом неполным обтеканием цилиндра — наличием позади него области с пониженным давлением. Именно благодаря силам вязкости увеличивается скорость потока, обтекающего вращающийся цилиндр сверху, [c.563]

Сравнивая две картины обтекания цилиндра идеальной жидкостью — ту, при которой нет подъемной силы (рис. 349), и ту, при которой она существует (рис. 350), нетрудно обнаружить следующее. Вторая картина получается из первой, если на течение, соответствующее первой картине, наложить замкнутое течение жидкости вокруг цилиндра в направлении часовой стрелки (рис. 351). При этом мы можем забыть , что жидкость обладает вязкостью и что цилиндр вращается. Необходимо только, чтобы вокруг цилиндра, кроме полного обтекания потоком, возникло еще циркуляционное течение. [c.564]

Рис. 12.13. К определению проекции на направление потока сил давления и трения при поперечном обтекании цилиндра

Рис. XIV.2. Обтекание цилиндра невязкой жидкостью

Рис. X1V.3. Распределение давлений при обтекании цилиндра невязкой жидкостью

Рис. XIV.4. Обтекание цилиндра вязкой жидкостью

Рис. X1V.5. Распределение давлений при обтекании цилиндра вязкой жидкостью

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]

Вернемся к плоскости г и сложим три течения обтекание цилиндра вдоль действительной оси со скоростью Ыо. обтекание цилиндра вдоль мнимой оси со скоростью Щу и одиночный плоский вихрь с циркуляцией Г. [c.230]

Разумеется, поперечная сила при таком обтекании цилиндра будет той же, что и при течении вдоль вещественной оси, но направление ее будет ортогонально к направлению вектора [c.231]

Для вывода формул Чаплыгина рассмотрим обтекание цилиндра произвольного профиля потенциальным потоком в плоскости комплексного переменного г (рис. 7,14). Как уже известно (см. п. 7.4), главный вектор сил давления жидкости на единицу длины цилиндрического тела [c.231]

Таким образом, получено доказательство теоремы Жуковского о подъемной силе для обтекания цилиндра произвольного профиля равномерным в бесконечности потоком. [c.234]

В заключение отметим, что при изучении обтекания цилиндрических тел нельзя значения сил, полученных для плоской задачи, распространять на все тело путем простого их умножения на размер цилиндра вдоль образующей. Дело в том, что при обтекании цилиндров конечной длины возникают так называемые концевые эффекты , которые заключаются в образовании вблизи концов цилиндра вторичных течений, создающих за цилиндром особую систему вихрей, которая может заметно влиять на силы, действующие на тело. Такая система вихрей (вихревая пелена) изменяет направление поперечной силы Жуковского, что приводит к появлению индуктивного сопротивления. Эти вопросы изучаются в теории крыла. [c.398]

Зависимость р (0) можно представить в виде полярной диаграммы (рис. 119), при построении которой значения р откладываются от поверхности окружности по радиусу, внутрь нее, если р О о, и наружу, если р < 0. Другим способом представления этой зависимости является координатная диаграмма (рис. 120). На обеих диаграммах кроме теоретической зависимости р (0) нанесены кривые распределения давления по поверхности цилиндра, полученные в опытах при разных условиях обтекания цилиндра потоком реальной жидкости. Можно видеть, что в лобовой части обтекаемого тела теоретическая и опытная кривые удовлетворительно согласуются, однако в тыльной части они резко расходятся. Это связано с различием полей скорости за тыльной [c.241]

Рис. 125. Схема обтекания цилиндра под углом к действительной оси

В (Л. 148, 149] приведены данные о теплообмене при вертикальных и горизонтальных колебаниях одиночного цилиндра, а также при наличии в движущемся слое виброзондов. В [Л. 149] использован песок с йт = 0,3 мм. Условия и данные опытов приведены в табл. 10-1, 10-2. Они свидетельствуют об увеличении асл с увеличением Осл и скорости вибрации Увиб- Последнее объясняется изменением характера обтекания цилиндра и некоторым уплотнением пристенного материала и, следовательно, увеличением Ядф. [c.355]

Такое математическое исследование устойчивости, однако, крайне сложно. До настоящего времени не разработан теоретически вопрос об устойчивости стационарного обтекания тел конечных размеров. Нет сомнения в том, что при достаточно малых числах Рейнольдса стационарное обтекание устойчиво. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при увеличении R достигается в конце концов определенное его значение (которое называют критическим, R, p), начиная с которого движение становится неустойчивым, так что при достаточно больших числах Рейнольдса (R > Ккр) стационарное обтекание твердых тел вообще невозможно. Критическое значение числа Рей нольдса не является, ралумсстся, универсальным для каждого типа движения существует свое Ккр. Эти значения, по-видимому,— порядка нескольких десятков (так, при поперечном обтекании цилиндра незатухающее нестационарное двгжеиие наблюдалось уже при R — udjy -х. 30, где —диаметр цилиндра). [c.138]

Чтобы выяснить особегпюсти обтекания тела вязкой жидкостью, вернемся к уже рассмотренному случаю обтекания цилиндра невязкой жидкостью и посмотрим, какие изменения в эту картину должны внести силы вязкости. В набегающем потоке (рис. 326) картина будет такой же, как и при обтекании цилиндра невязкой жидкостью, т. е. аналогичная изображенной па рис, 324. Однако при дальнейшем течении жидкости от точки А к точкам А и А", вследствие действия сил вязкости в пограничном слое, частицы жидкости, идущие из области АА и АА", теряют скорость и приходят в области jB и С с меньшими скоростями, чем в случае отсутствия сил вязкости. Потеря скорости на участках АА и А А" приводит к тому, что поток, обтекающий цилиндр, не может проникнуть в области D D и D"D. В результате вблизй точек D и D" происходит отрыв потока от поверхности цилиндра. В этом и заключается существенное изменение картины обтекания цилиндра, вносимое силами вязкости. В отличие от невязкой жидкости, полное обтекание цилиндра вязкой жидкостью оказывается невозможным. Позади цилиндра образуется область, в которую потоки, обтекающие цилиндр, не проникают и в которой движение жидкостей носит совсем особый характер —возникают вихревые [c.547]

Выбранный нами профиль крыла таков, что передняя кромка крыла имеет форму цилиндра. Это позволяет нам, пользуясь полученными выше результатами изучения обтекания цилиндра, сделать некоторые заключения о характере обтекания передней кромки крыла и о распределении давлений со стороны потока на верхнюю и нижнюю поверхности крыла. Поскольку вся картина обтекания крыла суш,ественно зависит от величины угла атдки и при больших углах атаки эта картина сильно усложняется, мы будем рассматривать обтекание крыла при небольших углах атаки (5°—10°). [c.555]

Но представим себе, что после того как установилась картина обтекания, изображенная на рис. 344, силы вязкости исчезли. При этом обтекание цилиндра должно стать полным точки D и D", в которых отрывается поток от стенок цилиндра, сольются с точкой D. Никаких других существенных изменений в характере потока исчезновение сил вязкости не должно вызвать. Таким образом, если бы силы вязкости исчезли, картина обтекания тела приняла бы вид, изображенный на рис. 348. При этом лобовое сопротивление исчезнет (так как оно вызывается неполным обтеканием), подъемная же сила может остаться неизменной, если не изменится распределение скоростей над и под цилиндром. Итак, предположение, что силы вя5кости исчезли, влечет за собой исчезновение лобового [c.563]

На рис. 11.8 показаны результаты обобщения опытных данных по коэффициентам восстановления температуры г для разреженных потоков, выполненного Дьюи. Коэффициенты г измерены при поперечном обтекании цилиндра воздухом при М = 1,9 — 5,8. Здесь [c.404]

Из зависимости (7.125) следует, что максимальное значение отношения ujuo при обтекании сферы меньше, чем при обтекании цилиндра. Это объясняется меньшим стеснением потока, которое вносит сфера, имеющая конечный объем, по сравнению со стеснением, вносимым цилиндром, объем которого бесконечен. [c.280]

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]

Для вывода формул Чап.гил-пша рассмотрим обтекание цилиндра произвольного ирофтв-л потенциальным потоком в п.ге-скостн комплексного переке. -ного 2 (рис. 133), Как н.-.ч главный вектор сил давления на едл- [c.264]

Гидравлика и аэродинамика (1987) -- [ c.247 , c.252 , c.253 ]

Гидрогазодинамика Учебное пособие для вузов (1984) -- [ c.188 ]

Гидроаэромеханика (2000) -- [ c.194 ]

Динамика вязкой несжимаемой жидкости (1955) -- [ c.161 , c.170 , c.234 ]

Теоретическая гидромеханика Часть2 Изд4 (1963) -- [ c.524 , c.644 ]

Справочник машиностроителя Том 2 (1955) -- [ c.509 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...