Зона ламинарного отрыва

Задача о расчете течения с длинной зоной ламинарного отрыва до сих пор остается нерешенной. Наличие таких зон сильно влияет на распределение давления по профилю и последующий отрыв турбулентного пограничного слоя, который трудно поддается расчету. [c.234]

В работе [7.52] предложен полуэмпирический метод расчета зон ламинарного отрыва, в котором предполагаются постоянство статического давления в первой части зоны отрыва, быстрый переход, подсос, смешение и присоединение пограничного слоя с сопровождающим это явление повышением давления. Этот метод подвергался критике [8.44], поскольку измерения характеристик пограничного слоя на лопатках компрессора обнаружили обширные зоны перехода в пограничном слое над отрывной [c.234]

Короткая зона ламинарного отрыва очень слабо влияет на поле потенциального течения, поэтому обычно ею пренебрегают при расчете распределений давления. Воздействие этой зоны на пограничный слой более сложное. Обычно (но не всегда) его можно уподобить препятствию на поверхности в виде проволоки, которая способствует быстрому переходу ламинарного потока в турбулентный. С увеличением нагрузки на лопатки зона ламинарного отрыва уменьшается, и когда ее длина становится меньше соответствующей зоны перехода, происходит резкое увеличение размера зоны отрыва или же нередко полный срыв потока без последующего присоединения. При анализе таких течений часто принимается, что граничная линия тока является линией тока основного течения и вниз по потоку происходит перемешивание без восстановления давления. Такое предположение впервые сделано в работе [8.46] применительно к течению в решетках, и на его основе проведены расчеты потерь при полностью отрывных течениях. Этот метод позволяет получить решение задачи в первом приближении, хотя многими существенными физическими процессами в нем пренебрегается. Так, необходимо учитывать нестационарность течения в следе за плохообтекаемым телом. Кроме того, описанные в предыдущей главе процессы схода дискретных вихрей будут приводить к дополнительным потерям импульса. [c.235]

Позже были получены интересные экспериментальные данные с помощью измерений на вращающемся рабочем колесе [8.60—8.62]. По распределениям давлений на лопатках можно было заключить, что полный срыв с лопаток вызывается взрывным увеличением коротких зон ламинарного отрыва. Такие же динамические картины срыва привлекли к себе внимание при изучении течений с неравномерным потоком на входе. [c.238]

Наиболее достоверное объяснение этого факта заключается в том, что в указанных работах испытывались решетки с значительно различающимися профилями. В работе [3.5] исследованию подвергался профиль с заданным распределением скоростей , имевший относительно острую клинообразную входную кромку и специально рассчитанный на минимум потерь на расчетном режиме течения. Вследствие этого при угле атаки на 10,4° меньше расчетного наблюдался явный отрыв потока с корытца лопатки вблизи входной кромки, что привело к значительному расхождению между расчетным п экспериментальным распределениями давления на корытце профиля. При угле атаки, на 4,6° превышающем расчетную величину, происходил срыв потока с выходной кромки, достаточно интенсивный для того, чтобы нарушить согласие теории с экспериментом. Наконец, при угле атаки на 9,6° выше расчетной величины дважды происходил отрыв потока со спинки профиля — сначала в виде замкнутых зон ламинарного отрыва неподалеку от входной кромки, а затем как отрыв турбулентного пограничного слоя со второй половины профиля (точнее, с участка, соответствующего 40% длины хорды профиля). Ясно, что хотя решетка с заданным оптимальным распределением скоростей может иметь минимальные потери на расчетном режиме течения, ее эффективность при изменении угла атаки резко снижается, поскольку при нерасчетных углах атаки происходят сильные отрывы потока, которые нарушают стройную картину теоретических расчетов. [c.297]

Многие исследователи ограничивались расчетом распределения давления и угла поворота потока в решетке. Соответствующий расчет потерь в решетке часто оказывался за пределами возможностей существующих численных методов. Численные методы расчета для условий течения с отрывом пограничного слоя и образованием закромочных следов оказались недостаточно эффективными. Для решения этой проблемы необходимы дальнейшие исследования. В будущем на основе более глубокого понимания физической картины течения следует проводить расчеты поведения зон ламинарного отрыва, обтекания выходной кромки, областей отрыва потока и закромочных следов с интенсивными вихревыми течениями в них и включать эти расчеты в численные методы. [c.298]

Здесь подразумевается также и тот случай, когда передняя граница зоны отрыва кратковременного вихря сопутствует ламинарному отрыву и последующей турбулизации. [c.265]

В первый момент между точкой ламинарного отрыва и точкой прилипания образуется замкнутая вихревая зона, которая с дальнейшим увеличением Re окончательно рассасывается. Полностью вихревая зона рассасывается тогда, когда точка перехода совпадает с точкой ламинарного отрыва. Этот момент соответствует завершению переходного режима течения, после которого коэффициент сопротивления перестает уменьшаться и принимает почти постоянное значение. В рассматриваемом случае этому соответствует значение Re = (2- -2,5)10 . [c.263]

Re <3,5 10. В этом критическом диапазоне чисел Рейнольдса в пограничном слое начинается переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Отрыв пограничного слоя возникает еще при ламинарном режиме течения, приблизительно в том же месте на лобовой стороне цилиндра, что и при меньших числах Re. За этим отрывом следуют смена режи.ма течения и второй, уже турбулентный ( пузырчатый ) отрыв на кормовой стороне цилиндра. Регулярность и определенность отрыва пограничного слоя меньше, чем при меньших и больших числах Рейнольдса. Донное давление резко повышается, а зона действия отрыва сужается ( =110- 120 ", рис. 10-3, г). В результате при Re 3=5-10 происходит указанное выше скачкообразное кризисное снижение лобового сопротивления цилиндра. Для шара такое кризисное сопротивление соответствует Re j=3 10 [c.472]

Изменение угла атаки в пределах сохранения локального отрыва приводит к под-жатию в боковом направлении зоны отрывного течения. При ламинарном отрыве для острых конусов (/ /,° = 0) увеличение а свыше некоторого критического значения а может сопровождаться резким сокращением относительной длины зоны отрыва 1° = = IJh в вертикальной плоскости симметрии выдвижного органа управления (фиг. 4, б, = 5,1, Re = 9,110 1/м, Т оо = 288 К, 4° = IJL = 0,96, = 90°, hjh = 1, р, = 6°, где 4 -расстояние от вершины конуса до щитка, L - длина конуса), что обусловлено турбулизацией потока на конусе и образованием турбулентного отрывного течения перед щитком (заштрихованная область на фигуре представляет диапазон углов а, соответствующих перестройке режимов течения от ламинарного отрыва (I) к турбулентному (II). Значение 1° для турбулентного режима с увеличением а практически остается постоянным. Для затупленной конической поверхности при а > а отрывное течение распространяется практически до носка обтекателя. [c.172]

Заметим, что все вышеприведенные расчеты выполнены без учета нарастания пограничного слоя на обтекаемых поверхностях. Влияние пограничного слоя может быть учтено введением поправки в контур тела на толщину вытеснения б. Для этого необходимо применить какой-либо численный или интегральный метод расчета ламинарного или турбулентного пограничного слоя (гл. VI) совместно с изложенным выше методо<м сквозного счета. При наличии интенсивных скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке возможен отрыв пограничного слоя (гл. VI, 6). Отрыв пограничного слоя приводит к картине течения в канале, существенно отличающейся от идеального расчета. Оставаясь в рамках приведенной выше методики расчета, можно попытаться в первом приближении учесть влияние отрыва на характеристики течения. С этой целью предлагается использовать зависимости для отношения давлений в зоне отрыва дг/ро и для длины отрывной зоны Ь/б (гл. VI, 6). При расчете течения методом сквозного счета от сечения, где начинается отрывная зона, как и в случае струи, на границе задается давление, равное давлению в зоне отрыва. Заметим также, что при расчете струи, вытекающей из сопла во внешний поток, возможно учесть влияние спутного потока, решая соответствующую задачу о взаимодействии двух сверхзвуковых потоков на границе струи. [c.293]

Одним из методов управления отрывными течениями является отсос газа из застойной зоны. Такой отсос может осуществляться, например, через щель, расположенную вдоль линии шарниров элерона или закрылка. Отсос является эффективным средством уменьшения площади, занятой отрывным течением, и способствует направленному изменению аэродинамических характеристик обтекаемого тела. Исследования показали, что ламинарный пограничный слой более чувствителен к отсосу, чем переходный или чисто турбулентный, т. е. при одинаковых расходах отсасываемого газа точка отрыва ламинарного пограничного слоя перемещается на большее расстояние. [c.418]

До тех пор пока выступы шероховатости полностью погружены в ламинарный пограничный слой, т. е. когда k < наличие этих выступов не создает различий в шероховатости, понимаемой в гидравлическом смысле для структуры потока в этом случае нет разницы между гладкими и шероховатыми поверхностями стенок и коэффициент X не зависит от шероховатости, а зависит только от числа Рейнольдса и определяется как для гладких труб (1—3-я зоны). Если же выступы шероховатости выходят за пределы пограничного слоя k > 6 ламинарное течение нарушается и наличие выступов шероховатости, приводит к отрыву жидкости от стенок и образованию в ней вихрей. [c.140]

На рис. 27.7 [81] представлены кривые изменения локального числа Нуссельта при поперечном обтекании цилиндра в зависимости от угла ф для различных чисел Рейнольдса в условиях постоянного теплового потока по поверхности. Из рисунка видно, что число Нуссельта уменьшается, начиная от передней критической точки, достигает минимума при некотором угле ф и далее вниз по потоку резко возрастает. В передней критической точке толщина ламинарного пограничного слоя мала и поэтому локальные коэффициенты теплоотдачи и числа Нуссельта велики. По мере удаления от критической точки вниз по потоку растет толщина пограничного слоя, вместе с ней растет его тепловое сопротивление и коэффициент теплоотдачи уменьшается. В зоне отрыва пограничного слоя коэффициент теплоотдачи вновь резко возрастает. В этой области происходят весьма сложные и еще до конца не ясные явления. Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщение пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (см. гл. 24) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.321]

Как показывают экспериментальные данные [67, ]31, при докритическом обтекании течение вплоть до точки отрыва остается ламинарным. Затем с ростом числа Ке точка перехода ламинарной формы течения в турбулентную вводит в пределы зоны безотрывного обтекания, после чего течение в некоторой части пограничного слоя, которая ем больше, чем больше Ке, становится турбулентным. В эе-зультате кормовая область сужается, что и приводит к уменьшению коэффициента сопротивления. [c.438]

Распределение турбулентной вязкости поперек турбулентного потока зависит от его структуры. Турбулентный поток условно можно разделить на три зоны вязкий слой, буферный слой (переходная область) и турбулентное ядро, В вязком слое, в области, непосредственно прилегающей к стенке, движение жидкости преимущественно ламинарное, т. е. молекулярная вязкость больше, чем турбулентная. Несколько дальше от стенки (за вязким слоем) течение становится нестационарным (буферный слой). После буферного слоя расположено турбулентное ядро, где весь поток вовлечен в турбулентное движение. Следует отметить, что вязкий слой не является полностью невозмущенным. Прилегающие к стенке сравнительно крупные элементы жидкости, имеющие низкую скорость, периодически отрываются от стенки и переносятся в ядро потока. Механизм этого явления полностью еще не изучен, но вероятнее всего этот процесс обусловлен неустойчивостью вязкого слоя. Элемент жидкости, оторвавшийся от поверхности, замещается жидкостью с большей энергией из удаленной от поверхности области именно эта жидкость приносит энергию, необходимую для отрыва элемента жидкости от поверхности. В ядре потока турбулентность генерируется и поддерживается элементами жидкости, пришедшими от стенки. [c.185]

Показатель степени при Re на ламинарном участке составляет 0,42—0,47, что, по всей вероятности, следует объяснить наличием в этой зоне отрыва пограничного слоя (см. рис. 1). Переходный режим на вогнутой поверхности развивается в условиях конфузорности решетки. Показатель степени при числе Рейнольдса, как показывают опыты, нахо- [c.66]

Затем на поверхностях моделей I и II устанавливались проволочные кольца, которые вызывали местное возмущение потока, а их влияние на положение перехода наблюдалось посредством хорошо заметных тонких струек белых чернил, непрерывно вытекающих из отверстия, расположенного перед проволочным кольцом. Каждое проволочное кольцо располагалось в ламинарном потоке в плоскости, нормальной к оси модели. Изменения в потоке пограничного слоя перед и за проволокой с увеличением скорости регистрировались поведением тонких струек чернил. При данной скорости их поведение зависело от диаметра и положения проволоки. При малых скоростях струйка чернил плавно обтекает проволоку, не образуя кильватера. С увеличением скорости за проволокой образовывались локальные вихри. Вначале эти вихри были довольно устойчивыми, однако с увеличением скорости они приобретали спиральное движение по периферии проволоки и вливались непрерывно или прерывисто в пограничный слой в виде слабой вторичной тонкой полоски чернил. При более высоких скоростях вращательное движение пропадало, образовавшиеся ранее вихри вытягивались, а их концы переходили в вихревую дорожку. С приближением к зоне перехода на некотором расстоянии за проволокой струйки чернил приобретают незначительное колебание и временно отрываются от поверхности. В пре- [c.130]

Особенно велико влияние числа Re на потери напора и угол выхода потока при отрывном обтекании спинки и для профиля с относительно толстой выходной кромкой, когда отрыв потока на спинке или на кромке происходит до точки перехода ламинарного слоя в турбулентный. В этом случае при увеличении Re происходит турбулизация слоя в зоне отрыва и отрыв смещается по потоку потери резко уменьшаются. [c.55]

При некотором значении Re указанные точки совпадут и переход к турбулентному режиму течения произойдет не за цилиндром, а на его поверхности. Поскольку, как это уже отмечалось ранее, турбулентный слой способен преодолевать значительные положительные градиенты давления, т. е. отрываться значительно позднее ламинарного, указанная смена форм течения на поверхности тела приводит к резкому смещению точки отрыва 5 в кормовую область. Теперь угол, при котором фиксируется отрыв потока, оказывается равным 0 110° и, следовательно, происходит резкое сокращение кормового следа. Сопротивление трения при этом несколько увеличивается, но сильно снижается сопротивление давления. В результате коэффициент кризисно падает в зоне V (рис. 6.15). [c.189]

Для сравниваемых сопел расчет всего поля течения велся в рамках полных уравнений Рейнольдса, дополненных дифференциальной моделью турбулентности [5]. Применявшиеся разностные сетки, сгущались вблизи стенок, излома и в зоне, примыкающей к точке торможения, позволяя достаточно аккуратно разрешать особенности потока, вязкого вблизи стенок и практически невязкого в ядре . Во всех рассчитанных примерах отрыв за точкой излома отсутствовал. Для контуров с участками роста давления, построенных в рамках исходной постановки, такой результат, на первый взгляд, представляется неожиданным. Его, однако, можно объяснить, если учесть, что используемые в приближении пограничного слоя комбинации параметров, определяющие возникновение или отсутствие отрыва ( критерии отрыва ) [6], пропорциональны его толщине вытеснения в турбулентном случае (или ее квадрату — в ламинарном). Из-за разгона потока при подходе к излому вдоль вертикальной стенки толщина пограничного [c.332]

Дальнейшее увеличение числа Ре характеризуется тем, что происходит турбулизация гечения в оторвавшемся пограничном слое. В соответствии с этим профиль скорости в слое становится полнее, т. е. оторвавшийся пограничный слой начинает расширяться в сторону стенки диффузора, что в итоге снова приводит к присоединению слоя к стенке. Однако при положительном градиенте давления турбулентный пограничный слой отрывается от стенки, но уже дальше по потоку, поэтому зона турбулентного отрыва получается значительно меньше зоны ламинарного отрыва. [c.30]

Глобальный отрыв над пластинкой под углом атаки. По мере увеличения угла атаки локальная зона ламинарного отрыва у передней кромки, показанная выше, быстро распространяется в направлении задней кромки. В данном случае, при числе Рейнольдса 10000 и угле атаки 20, огрыв течения имеет место на всей верхней поверхности. Фото ОМ КА. Werle. 1974] [c.28]

Наиболее вытянутый профиль скорости (Шд.п,ах- = 1.9) получается при Ве = 1,2- Ю " , когда достигается полное развитие ламинарного отрыва (зона а). При 1 е 3,3-10" наступает полная турбулизация оторвавше- [c.30]

Рассмотрим также теплообмен на профиле турбинной лопатки при наличии зон ламинарного, переходного и турбулентного течения. Расчет выполняется при использовании уравнений (1.127) с дополнительными условиями по переходу (1.128). Расчетные и опытные значения числа Нуссельта на турбинном профиле показаны на рис. 7.16 для двух чисел Рейнольдса (Rej = рыас/м., 2 — скорость на выходе из решетки с — хорда лопатки). Результаты приведены для выпуклой стороны профиля. При меньшем числе Re (Rea = 1,84.10 ) пограничный слой остается ламинарным вплоть до точки отрыва (при х1с = 0,86), расчетное местоположение которой согласуется с опытным (в точке отрыва пограничного слоя трение на стенке становится равным нулю). При большем числе Re (Re = 6,75.10 ) отрыв [c.265]

Сделаем оценку длины отрывной области ири взаимодействии падающего скачка уилотиеиия с пограничным слоем для I стадии переходного режима течения, когда начало перехода располагается внутри зоны отрыва и влияет только па течение в области присоедипепия, а течение в окрестности точки отрыва описывается соотношением (1.1), справедливым для ламинарного отрыва. [c.171]

Типичная схема взашмодействия падающего скачка уплотнения с ламинарным пограничным слоем на плоской поверхности и соответствующее распределение давления на стенке показаны на рис. 6.26. В невозмущенном потоке давление ро постоянно. При приближении к точке отрыва давление начинает повышаться и продолжает расти за точкой отрыва, достигая некоторого постоянного значения р в отрывной зоне. Затем давление повышается до значения ра, соответствующего давлению за падающим [c.340]

Исследования в малоскоростной аэродинамической трубе обтекания затупленных тел, в частности шара, показали, что при числе Рейнольдса = РсоО/ ао = 3-10 его лобовое сопротивление резко уменьшается. Это объясняется тем, что при таком числе Рейнольдса пограничный слой из ламинарного переходит в турбулентный. Турбулизация же способствует усилению увлекающего действия внешнего потока и, как следствие, смещению точки отрыва вниз по течению. В результате подсасывающая зона становится более узкой. Значение Яеоо = 3 -10 и является для шара в данном [c.89]

При этом утолщенный ламинарный подслой, отрываясь от обтекаемой поверхности, может образовать область псевдоламинар-н о г о течения в застойной зоне следа горловина его расщиряется и смещается вниз по потоку, способствуя тем самым уменьще-нию угла расщирения следа и повышению донного давления. [c.407]

Рассмотрим процесс поперечного обтекания одиночной цилиндрической трубы потоком жидкости (рис. 17.7). Плавное обтекание цилиндра возможно только при малых скоростях потока — при Re < 5. При всех значениях Re > 5 наблюдается отрыв потока от стенки трубы и образование в кормовой части двух симметричных вихрей, которые с увеличением скорости потока вытягиваются по течению, удаляясь от трубы. Ламинарный пограничный слой, образующийся на лобовой части по обе стороны от точки О, ирн 5 < Re < 2-10 отрывается от поверхности трубы в точке а, характеризующейся углом ф 82° (рис. 17.7, а). Увеличение толщины пограничного слоя от минимального в точке О до максимального в точке отрыва а приводит к увеличению термического сопротивления и уменьшению коэффициента теплоотдачи а. Коэффициент а имеет максн.мальное значение в точке О, минимальное — в точке отрыва а. В кор.мовой части значения а вновь увеличиваются за счет разрушения пограничного слоя и образования вихрей, турбулизирующих поток. При значительных числах Рейнольдса (Re > 2-10 ) ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный (точка Ь на рис. 17.7, б) и место отрыва от трубь перемещается по потоку (точка а). Это приводит к улучшению обтекания цилиндра (ср 120") и уменьшению вихревой зоны. [c.191]

Рассмотрим равновесие газа и жидкости при образовании капель. В силу вязкостного трения газ захватывает частицы жидкости, деформируя ее поверхность с образованием волн. Если силы поверхностного натяжепия меньше сил, определяемых скоростным напором газа, то с гребней волн отрываются капли, происходит их унос, т. е. нарушение гидродинамической устойчивости газожидкостной системы. Отрыв капель происходит на границе между газом и жидкостью, т. е. в зоне действия сил вязкостного трения — ламинарной зоне, для которой коэффициент трения определяется законом Пуазёйля = Aj/Re. Запишем условие начала образования капли диаметром d, когда ее внутреннее давление от сил поверхностного натяжения уравновешивается скоростным напором [c.84]

Вид зависимости (5) определяется геом. формой поверхности раздела п режимом её обтекания, в частности режимом т.ечения в пограничном слое (ламинарным или турбулентным), наличием и положением зон отрыва потока (см. Отрывное течение). Критериальные законы К. т. в виде (5) могут быть получены как на основании теоретич. расчётов [напр., численным решением системы ур-ний (2) и др.], так и экспериментально --иутём исследования теплоотдачи к моделям подобной геом. формы в представляющем интерес диапазоне изменения числа Рейнольдса и др. определяющих критериев. Напр., средний коаф. К. т. в случае поперечного обтекания цилиндра описывается с помощью степенной зависимости Л причём С п т имеют разл. значение для разных диапазонов изменения числа Рейнольдса [c.435]

Образование области О. т. существенно влияет на аэродинамич. (гидродинамич.) характеристики тел. Напр., аэродинамическое сопротивление шара, движущегося с дозвуковой скоростью, в основном определяется О. т. на поверхности задней полусферы. Турбу-лизация ламинарного пограничного слоя изменяет профиль скорости в пограничном слое, уменьшает зону О. т. и в неск. раз уменьшает силу аэродинамич. сопротивления шара. На верхней поверхности крыла самолёта при нек-ром угле атаки также возникает О. т. (рис. 2), область к-рого с увеличением угла атаки возрастает. При этом подъёмная сила крыла сначала проходит через макс, значение при а р, а затем быстро уменьшается. Для предотвращения отрыва потока в авиац. технике на крыле устанавливают предкрылки и закрылки , увеличивающие кинетич. энергию потока в пограничном слое крыла, что позволяет увеличивать ос р и макс, подъемную силу крыла. [c.516]

В зоне отрыва ламинарного пограничного слоя линии тока являются вогнутыми, искривляясь в сторону увеличения скорости. (Впоследствии в целях сокращения будем говорить об относительной вогнутости .) Поэтому можно предположить, что здесь неустойчивость в отношении вихреобразных возмущений вызывает переход в том случае, если локальные динамические условия таковы, что переход, обусловленный волнами Толлмина, ранее не имел места. Подобные явления наблюдаются в пограничном слое при обтекании клина. [c.265]

Наряду с расчетными методами широко применяются экспериментальные методы, особенно в задачах теплообмена и сопротивления в кормовой зоне тел, обтекаемых с отрывом пограничного слоя, а инцгда также в задачах для системы тел сложной геометрической формы и зоны перехода от ламинарного пограничного слоя к турбулентному [Л. 16 и 17]. [c.11]

Вместо градиента давления можно, конечно, рассматривать отрицательный градиент скорости, поскольку = — рйд- . Характерное распределение скорости сплошного потенциального потока на профиле решетки (турбинного типа) показано на рис. 122. Пунктиром на рис. 122 приведено примерное распределение скорости во внешнем потоке при обтекании той же решетки вязкой жидкостью. Начиная от критической точки, на профиле развивается ла,минарный пограничный слой. Первые по потоку максимумы скорости и первые диффузорные участки наблюдаются, как правило, уже вблизи критической точки даже при расчетных углах входа. На этих участках условие безотрывного обтекания обычно нарушается и ламинарный слой отрывается, образуя небольшую вихревую зону с приблизительно постоянным давлением (участок аЬ на рис. 122). За отрг вом ламинарного слоя поток турбулизируется. [c.369]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...