Отрыв течения

От линии отрыва отходит, как мы знаем, уходящая в глубь жидкости поверхность, ограничивающая область турбулентного движения. Движение во всей турбулентной области является вихревым, между тем как при отсутствии отрыва оно было бы вихревым лишь в пограничном слое, где существенна вязкость жидкости, а в основном потоке ротор скорости отсутствовал бы. Поэтому можно сказать, что при отрыве происходит проникновение ротора скорости из пограничного слоя в глубь жидкости. Но в силу закона сохранения циркуляции скорости такое проникновение может произойти только путем непосредственного перемещения движущейся вблизи поверхности тела (в пограничном слое) жидкости в глубь основного потока. Другими словами, должен произойти как бы отрыв течения в пограничном слое от поверхности тела, в результате чего линии тока выходят из пристеночного слоя в глубь жидкости. (Поэтому и называют это явление отрывом или отрывом пограничного слоя.) [c.231]

Никакое соотношение типа [(4-45) не может привести к (4-43), удовлетворяющему требуемым граничным условиям, а это означает, что уравнение Ош = С)/ — и, в общем случае не может являться критерием предотвращения отрыва. Таким образом, теоретические соображения, основанные на теории пограничного слоя, показывают, что нельзя предотвратить отрыв течения от задней критической точки круглого цилиндра, каким бы большим ни было количество отсасываемой жидкости. [c.119]

Фото 3. Образование пары вихрей и отрыв течения от цилиндра. [c.660]

Изменение его толщины индуцирует во внешнем сверхзвуковой потоке градиент давления, вызывающий отрыв. Течение описывается уравнениями обычного пограничного слоя несжимаемой жидкости, но в этих уравнениях градиент давления не задан заранее, а должен определяться в процессе решения из условий совместности с внешним сверхзвуковым потоком. Это условие и известная формула Аккерета линейной теории сверхзвуковых течений позволяют выразить градиент давления через вторую производную от толщины вытеснения вязкой области течения. Таким образом, в уравнениях пограничного слоя появляется старшая (вторая) производная по продольной переменной от неизвестной функции — толщины вытеснения. Это делает необходимым задание еще одного дополнительного краевого условия, кроме начальных и граничных условий на поверхности тела и на внешней границе пограничного слоя. Поскольку появляется не частная, а полная производная по продольной переменной, то достаточно задать не функцию, а лишь одну константу, в данном случае — положение точки отрыва. [c.243]

В случае круглого отверстия (диаметра d) при числах Рейнольдса Re = vd/v порядка 10 и выше (в зависимости от того, насколько острыми являются края препятствия) в плоской стенке имеется отрыв течения и образуется круглая струя. Эта струя порождает тороидальные вихри в окружающей жидкости (рис. 104, а) следовательно, она может подчиняться гипотезе подобия п. 10 только вблизи оси. Когда число Re возрастает до 200 или более, то струя становится более концентрированной и менее устойчивой [60] и, наконец, разрушается и становится турбулентной. [c.351]

Отрыв течения часто довольно чувствителен к небольшим изменениям формы обтекаемого тела, особенно в тех случаях, когда изменение формы тела оказывает сильное влияние на распределение давления. Примечательным примером такой чувствительности может служить обтекание модели грузового автомобиля, изображенной на рис. 2.16 [ ], [ ]. При плохо обте- [c.46]

На рис. 5.16 показаны предельные линии тока на поверхности тела и структура отрывной зоны для затупленных конусов под углом атаки а=5, 10, 15, 20°, угол полураствора 6=10°, М =6 ([24]). При изменении угла атаки от а=0° до а=10° отрыв не наблюдается, по крайней мере для тех значений 2, для которых получены результаты экспериментально. Линии тока переходят с наветренной стороны на подветренную и накапливаются вблизи линии симметрии, причем толщина вязкого слоя растет. В окрестности линии стекания образуются вязкие напряжения, которые приводят к выталкиванию жидкости из этой области, которая отходит от поверхности и приводит к отрыву потока. При угле атаки сс= 15° отрыв течения явно выражен. При угле 20° линия симметрии на наветренной стороне становится линией растекания и видно, как формируются вихревые жгуты. При увеличении угла атаки до 25° структура течения заметно не меняется. [c.294]

Области безотрывного течения в диффузорах как пространственных, так и плоских показаны на рис. 1.22. Кривые / и 2 построены по данным. многочисленных опытов [38, 71, 186]. Они разделяют всю область значений 1 / (Л1) на две для безотрывных диффузоров (область /) и отрыв- [c.29]

Отрыв потока, начинающийся в коротких диффузорах (с большими углами расширения), распространяется дальше на участок постоянного сечения за диффузором. На этом участке полное выравнивание потока по сечению достигается лишь на расстоянии = (8-ь10) Ох [х = (16- -20 X X Ь ]. Вместе с тем на таком расстоянии профиль скорости, близкий к профилю для стабилизированного турбулентного течения в канале постоянного сечения, достигается при = 180°. Все это подтверждают опытные данные (рис. 1.25 и 1.26). [c.31]

Так как вихревая зона у внутренней стенки колена с углом поворота 90° заканчивается на относительном расстоянии == / р/Ьк = 6ч-8, то при таком промежутке между поворотами (или большем) течение в первом повороте не оказывает влияния на течение во втором. Поэтому структура потока за обоими поворотами получается одинаковой (рис. 1.38, а). Если же расстояние между поворотами меньше указанной величины, то вихревая зона у внутренней стенки после первого поворота не исчезает и, вследствие возрастания скорости у острого угла поворота, она замыкается, плавно закругляя поток (рис. 1.38,6). Это приводит к уменьшению интенсивности отрыва потока после второго поворота на 90°. Очевидно, что наиболее плавное скругление поворота вследствие замыкания вихревой зоны получается в том случае, когда второй поворот расположен близко к сечению с максимальной шириной вихревой зоны, образующейся за первым поворотом (7 , 1,6-н2,4). При этом поток за вторым поворотом не отры- [c.41]

На характер поля скоростей в отводах и коленах с закругленными внутренними кромками некоторое влияние оказывают режим течения (число Ке), а также относительная шероховатость стенок А или выступы, находящиеся вблизи внутреннего закругления перед поворотом. Следует отметить, что, чем меньше число Ке, тем раньше начинается отрыв потока на внутреннем закруглении, тем шире зона отрыва и больше неравномерность [c.41]

Поскольку теоретический анализ движения пузырька газа в жидкости проводился в предположении, что отклонение скоростей течения фаз от соответствующих скоростей идеальных фаз мало, соотношения (2. 5. 50) — (2. 5. 53) не справедливы вблизи точки набегания. Следует также ожидать, что полученные решения не будут справедливы в кормовой области частицы (6 — ). Действительно, (2. 5. 50), (2. 5. 52) означают, что при 9 —. тг v и (к(.) неограниченно возрастают. В действительности в этой области происходит отрыв пограничного слоя. [c.48]

Ф и г. 7.10. Приближение с учетом условий в горле для критического режима течения (отр = 0,3) [366]. [c.317]

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]

Важной характеристикой суперкаверны является положение точки отрыва потока от тела. Если нет острой кромки, фиксирующей точку отрыва, то нельзя точно сказать, где именно он произойдет. Экспериментально установлено, что в случае сравнительно тупых тел отрыв течения с образованием паровых каверн происходит вблизи той точки поверхности, в которой давление падает до давления насыщенного пара. В действительности положение точки отрыва зависит от размеров тела, так как поверхностное натяжение больше в случае малых каверн, [c.221]

Исследования поперечного обтекания цилиндра потоком жидкости показывают, что в определенном месте поверхности цилиндра наблюдается характерный отрыв течения (рис. 109), а в кормовой части образуется интенсивное вихреобразное течение. Исследования показывают также, что конвективный теплообмен для отдельных мест поверхности цилиндра оказывается весьма неравномерным наибольших величин коэффициент теплоотдачи достигает на лобовой и кормовой частях поверхности цилиндра (рис. 111). [c.337]

Остановимся далее на выводе уравнений движения вихревых частиц для моделирования плоских течений в односвязных областях с возможностью отрыва на острых кромках. Следуя работе П.А. Куйбина [1993], рассмотрим плоское течение несжимаемой невязкой жидкости в области D, граница которой дО имеет точку излома. Локально граница вблизи точки излома представляется в виде клина с углом раствора р. Введем в D декартовы координаты 2, 22, выбрав начало координат на кромке клина, и соответствующую комплексную переменную z = Z] + iz2 (i - мнимая единица). Пусть известно конформгюе отображение (2) области D на полуплоскость = + i 2 (Q > 0). Граница 3D переходит при этом в линию < 2 = 0. Без потери общности предположим, что (0) = 0. Отрыв течения будем моделировать сходом бесконечно тонкого вихревого слоя (вихревой пелены) с острой кромки. Представим поле завихренности со в виде суммы внешней завихренности og (external), присутствующей в общем случае в потоке в начальный момент времени, и завихренности, генерируемой в результате отрыва со,,, (separated). Зная поле завихренности и функцию Грина оператора Лапласа для полуплоскости [Владимиров, 1976], известным образом находим функцию тока [c.328]

Отрыв течения. Следы возникают по той причине, что при достаточно больших скоростях поток отрывается от препятствия. Гельмгольц предполагал [27, стр. 219], что по крайней мере в случае плоской пластинки отрыв потока необходим для того, чтобы избежать бесконечных скоростей и, следовательно, бесконечных разрежений на краях препятствия, т. е. искал объяснение в явлениях, связанных с кавитацией. Однако такое объяснение неправильно. На самом деле решающим фактором в определении отрыва является число Рейнольдса Re=Ud/v, и, следовательно, всякое правильное об-ьяснение должно быть связано с исследованием эффектов вязкости. [c.383]

На рис. 11 [236] /с = Ке/2. Область существования подразделяется на три подобласти. В зоне А течение имеет опускной характер. В зоне В происходит отрыв течения вблизи стенки и возникает двухъячеистая структура. Жидкость подтекает к началу координат вдоль оси и стенки, а затем растекается вблизи некоторой конической поверхности. С приближением к линии 1 угол раствора этого конуса стремится к нулю и в зоне С течение чисто подъемное. Как будет показано в гл. 2, граница потери существования решения имеет более сложный вид, чем это принято в [236]. В за штрихованной области каждому набору к, р) отвечают два решения. Штриховая кривая, указанная Серрином, отвечает слиянию этих решений. Прямая со штриховкой соответствует потере существования из-за появления сингулярности. При р> I она ограничивает область существования снизу, а при р < 1 — сверху. [c.57]

Еще одно интересное явление, возникающее в задаче о квад-руполе,— отрыв течения в пристенной области при достаточно больших числах Грасгофа. Величина трения на поверхности Тм = = —г/" (0)p vVi 2 может быть определена посредством дифференци-ровапия первого уравнения (13) и подстановки ж = 0. В результате у" (0) = / (0). [c.170]

Из предыдущих рассуждений можно сделать некоторые существенные выводы о физических свойствах пограничного слоя, не производя интегрирования уравнений. Прежде всего можно выяснить, при каких обстоятельствах происходит перенос жидкости, заторможенной в пограничном слое, во внешнее течение, иными словами, при каких обстоятельствах возникает отрыв течения от стенки. Если вдоль контура тела имеется область возрастающего давления, то в общем случае жидкость, заторможенная в погра-ничтЕгом слое и обладающая поэтому небольшой кинетической энергией, [c.128]

Как показали измерения Р. Т. Джонса и В. Якобса [ ], в результате такого поперечного течения происходит сильное утолщение пограничного слоя на консольной части крыла, что в свою очередь влечет за собой преждевременный отрыв течения от крыла. По этой причине у самолетов со стреловидными крыльями воздушный поток отрывается от крыла прежде всего на его консольной части, в области элерона, что может привести к весьма опасному сваливанию на крыло . Можно уменьшить наклонность воздушного потока к срыву в консольной части крыла, если установить на крыле перегородки, препятствующие оттека-нию пограничного слоя к консольной части крыла. На рис. 11.16 изображен самолет 0 стреловидным крылом, на каждой половине которого установлено по одной перегородке. О предохраняющих свойствах таких перегородок против преждевременного отрыва потока от крыла сообщил В. Либе [ ]. В работе М. X. Куэйхо, Б. М. Жаке [c.247]

Отсасывание пограничного слоя. Принцип действия отсасывания (рис. 14.3, в) состоит в удалении из пограничного слоя частиц жидкости, заторможенных в области возрастания давления, прежде чем они успевают вызвать отрыв течения от стенки. Позади щели, через которую производится отсасывание, образуется новый пограничный слой, опять обладающий способностью к преодолению определенного возрастания давления и при надлежащем устройстве щели иногда доходящий без отрыва до задней кромки тела. Благодаря отсасыванию сильно уменьшается сопротивление давления-Этот способ управления пограничным слоем, испробованный Л. Прандтлем уже в 1904 г. (см. рис. 14.1), впоследст- [c.355]

Резкое местное сужение и дальнейшее расширение проход-лого сечения отдельной струи вызывает отрыв ее от поверхности твэла. Возникновение турбулентных пульсаций и, по мере увеличения скоростей, появление отрывного течения струек приводят к значительно болынему гидродинамическому сопротивлению при течении охладителя через шаровые твэлы, по сравнению с теченлем теплоносителя в трубах при одинаковом [c.39]

В диффузорах с углом расширения > 40° поток не может следовать даже по одной из сторон и отрывается одновременно по всему периметру сечения, образуя струйное течение. Отрыв становится более устойчивым, а профиль скорости более постоянным, чем при меньших углах расширения. Опыты показывают (см. рис. 1.21, б), что при углах расширения 1 > 24° отрыв потока начинается у входного сечения диффузора, даже при больших числах Не, когда отрыв турбулентный. Интересно отметить, что неравномерность распределения скоростей, а также отрыв потока в плоском диффузоре наблюдаются не только в плоскости ])асширения, но и в перпендикулярной к ней плоскости, = г /Ь (рис. 1.25). Под плоским диффузором подразумевается диффузор, который расширяется только в одной плоскости. [c.31]

Видно, что выше значения Ве г 1 аналитическое описание поля течения усложняется. Становятся существенными инерционные силы, и при Ве 10 происходит отрыв пограничного слоя ) линии тока скручиваются и образуют стационарное вихревое кольцо у кормовой части сферы. Дальнейшее возрастание числа Ве приводит к увеличению размеров и интенсивности вихря. При Ве 100 систе.ма вихрен распространяется за сферой на расстояние около одного диаметра [7801. Влияние инерционных сил продол кает расти, п при Ве 1-50 систе.ма вихрей начинает колебаться. В ла.минарнодг потоке при Ве р 500 систе.ма вихрей отделяется от тела и образует след [822]. Это число Рейнольдса называется нгпкним критическим чпс,лоы Рейнольдса. Вихревые тсольца непрерывно образуются и отделяются от сферы, вызывая периодические изменения поля течения и мгновенной величины силы сопротивления. Линия отрыва пограничного слоя на сфере перемещается, что приводит также к флуктуация.м силы трения. [c.32]

В действительности, однако, все эти заключения имеют лишь весьма ограниченную применимость. Дело в том, что приведенное выше доказательство сохранения равенства rotv = 0 вдоль линии тока, строго говоря, неприменимо для линии, проходящей вдоль поверхности обтекаемого жидкостью твердого тела, уже просто потому, что ввиду наличия стенки нельзя провести в жидкости замкнутый контур, который охватывал бы собой такую линию тока. С этим обстоятельством связан тот факт, что уравнения движения идеальной жидкости допускают решения, в которых на поверхности обтекаемого жидкостью твердого тела происходит, как говорят, отрыв струй линии тока, следовавшие вдоль поверхности, в некотором месте отрываются от нее, уходя в глубь жидкости. В результате возникает картина течения, характеризующаяся наличием отходящей от тела поверхности тангенциального разрыва , на которой скорость жидкости (будучи направлена в каждой точке по касательной к поверхности) терпит разрыв непрерывности. Другими словами, вдоль этой поверхности один слой жидкости как бы скользит по другому (на рис. 1 изображено обтекание с поверхностью разрыва, отделяющей движущуюся жидкость от образующейся позади тела застойной области неподвижной жидкости). С математической точки зрения скачок тангенциальной составляющей скорости представляет собой, как известно, поверхностный ротор скорости. [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...