Пограничный слой ламинарный устойчивость

Путе м увеличения количества отсасываемого газа можно уменьшить толщину пограничного слоя и тем самым снизить число Рейнольдса, которое окажется меньше его значения, соответствующего пределу устойчивости. Однако чрезмерный отсос невыгоден из-за большого расхода газа, что вызывает дополнительные энергетические затраты, несмотря на некоторое снижение лобового сопротивления. В связи с этим необходимо определить минимальное количество отсасываемого газа, достаточное для сохранения пограничного слоя ламинарным. При этом важно учитывать, что в случае достаточно большой скорости отсасывания уменьшенная толщина пограничного слоя может стать соизмеримой с высотой бугорков шероховатости. В этих условиях возникает возможность потери устойчивости ламинарного пограничного слоя. [c.450]

При дозвуковом обтекании, напротив, возможна турбулизация пограничного слоя. Положение точки турбулизации зависит от ряда факторов (числа Re, начальной турбулентности потока, шероховатости поверхности и т. д.). Исключение, как было показано выше, составляет течение с малыми числами Re, когда, как и в случае сверхзвукового обтекания, течение в пограничном слое носит устойчивый ламинарный характер. [c.499]

Критические числа Рейнольдса, при которых ламинарный пограничный слой теряет устойчивость и переходит в турбулентный, можно ориентировочно определить но формуле А. П. Мельникова [c.67]

Теоретическому исследованию до настоящего времени доступен только случай равномерно распределенного отсасывания. Ряд решений для такого случая указан в главе XIV. Важное значение имеет вопрос о количестве среды, которое необходимо отсасывать для сохранения пограничного слоя ламинарным. Путем увеличения количества отсасываемой среды можно сделать толщину пограничного слоя чрезвычайно малой и тем самым уменьшить число Рейнольдса пограничного слоя настолько, что оно будет всегда меньше предела устойчивости. Однако увеличение количества отсасываемой среды невыгодно экономически, так как при чрезмерном отсасывании значительная часть мощности, сэкономленной благодаря уменьшению сопротивления, вновь расходуется на это чрезмерное отсасывание. В связи с этим весьма важно определить минимальное количество отсасываемой среды, достаточное для сохранения пограничного слоя ламинарным. Это минимальное количество отсасываемой среды одновременно обеспечивает и максимальное уменьшение лобового сопротивления, достигаемое посредством отсасывания. В самом деле, любое большее количество отсасываемой среды создает более тонкий пограничный слой, а вместе с тем и большее касательное напряжение на стенке. [c.465]

Охлаждение газа у стенки приводит к увеличению Ке кр, эпюры скорости становятся более полными, а ламинарный пограничный слой— более устойчивым. При нагревании газа, наоборот, Ке кр уменьшается, эпюры скорости могут иметь перегиб (рис. 7-5,а, кривая 2-, рис. 9-3). [c.237]

Устойчивость движения в ламинарном пограничном слое [c.238]

Ламинарное движение в пограничном слое, как и всякое другое ламинарное течение, при достаточно больших числах Рейнольдса становится в той или иной степени неустойчивым. Характер потерн устойчивости в пограничном слое аналогичен потере устойчивости при течении по трубе ( 28). [c.238]

Случай Сг = О соответствует нейтральным колебаниям и кривая i(a, R) = 0 в плоскости а, R отделяет область неустойчивости ламинарного пограничного слоя от области устойчивости. Эта кривая называется нейтральной. Наименьшее число Рейнольдса на нейтральной кривой является критическим числом Рейнольдса для данного течения. При числах Рейнольдса, меньших критического, возмущения любой длины волны затухают. При числах Рейнольдса, больших критического, имеются возмущения с определенной длины волны, которые нарастают. [c.311]

Аналогичный метод малых возмущений был использован Ц. Линем и П. Лисом ) при исследовании устойчивости ламинарного пограничного слоя на плоской пластине, обтекаемой потоком сжимаемого газа. В этом случае уравнение нейтральной кривой может быть записано в виде [c.311]

Таким образом, метод малых возмущений позволяет определить лишь нижнюю границу значений критических чисел Рейнольдса, то есть дает те значения чисел Рейнольдса, меньших Rkp, при которых ламинарное течение всегда устойчиво. Кроме того, с помощью этого метода можно выяснить влияние на устойчивость ламинарного пограничного слоя таких параметров, как Мо и T jTl. [c.312]

Пограничный слой может быи. ламинарным или турбулентным. От состояния пограничного слоя в значительной мере зависит и величина сопротивления трения. Обычно в передней части пластинки пограничный слой имеет ламинарный характер по мере увеличения толщины ламинарного слоя он теряет устойчивость и переходит в турбулентный пограничный слой. Состояние пограничного слоя (т. е. будет ли он ламинарным или турбулентным) зависит главным обр азом от числа Рейнольдса, характеризующего движение в этом слое и записываемого в виде [c.236]

Подвод инородного газа к поверхности теплообмена ведет к уменьшению устойчивости ламинарного слоя, и потому переход к турбулентному пограничному слою происходит при меньших значениях числа Re. [c.416]

Переход ламинарного режима в турбулентный кратко описан в п. 6.6 для течения в круглых трубах. Он наблюдается и при течениях в каналах разной формы, конфузорах, диффузорах, в пограничном слое при обтекании тел, в свободных струях. Хотя переходные явления для каждого класса потоков имеют некоторую специфику, но в основе любого из них лежит потеря устойчивости ламинарного течения, которая наступает при достижении определенных значений гидродинамических параметров. [c.359]

В связи с этим здесь предложены вопросы, касающиеся устойчивости ламинарного пограничного слоя и влияния различных факторов на эту устойчивость, а также задачи по расчету параметров смешанного пограничного слоя на поверхности тел. [c.670]

Объясните, почему при наличии отрицательного градиента давления и интенсивном отводе теплоты от обтекаемой поверхности повышается устойчивость ламинарного пограничного слоя. [c.671]

Какие факторы влияют на повышение устойчивости ламинарного пограничного слоя на затупленной поверхности летательного аппарата при больших скоростях полета [c.671]

Наличие отрицательного градиента давления приводит к ускоренному движению частиц и увеличению их кинетической энергии. Это обусловливает большую сопротивляемость потока возмущающим воздействиям, что приводит к менее интенсивному поперечному перемешиванию и, как следствие, затягиванию ламинарного движения, т. е. способствует повышению устойчивости ламинарного пограничного слоя. [c.682]

При обтекании затупленной поверхности летательного аппарата на участке от передней критической точки и далее вниз по потоку наблюдается градиентное ускоренное течение (продольный градиент давления отрицателен). Ускорение частиц, вызванное отрицательным градиентом давления, и увеличение их кинетической энергии обусловливают большую сопротивляемость потока возмущающим воздействиям и повышение устойчивости ламинарного пограничного слоя. [c.683]

Управление процессами обтекания предполагает решение задач, связанных с исследованием устойчивости этого обтекания, под которым понимают свойство того или иного газового потока (или его отдельных участков) сохранить определенный режим и заданные параметры. Это решение в свою очередь связано с осуществлением мер, направленных на обеспечение устойчивости и составляющих содержание процесса стабилизации газового потока. В исследовании таких процессов значительное место занимают проблемы устойчивости ламинарного пограничного слоя и его стабилизации (гл. VII). [c.7]

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛАМИНАРНОГО ПОГРАНИЧНОГО слоя и ВОЗНИКНОВЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ [c.88]

Исследование процессов управления движением вязкой газовой среды и соответствующим изменением силового и теплового воздействия непосредственно связано с изучением устойчивости ламинарного пограничного слоя и его перехода в турбулентное состояние. В связи с этим важно знать, какой тип пограничного слоя встречается с большей вероятностью — турбулентный или ламинарный. Следует отметить, что наиболее распространенным является взгляд на турбулентное движение жидкости как на более естественное ее состояние и признание того факта, что ламинарное движение встречается при таких небольших числах Рейнольдса, когда отклонение от этогО движения, вызванное возмущениями, имеет тенденцию к затуханию. [c.88]

Экспериментально установлено, что ламинарный поток можно стабилизировать при возрастающих числах Рейнольдса, если уменьшить возмущения. Вместе с тем важно установить, устойчив ли заданный ламинарный пограничный слой относительно возникающих малых возмущений. Это и является задачей газо(гидро)динамической устойчивости. Решение подобной задачи имеет важное значение, поскольку позволяет отыскать условия сохранения ламинарного течения. Вместе с тем оно важно также и потому, что нахождение места и условий потери устойчивости ламинарного пограничного слоя связано с определением перехода этого слоя в турбулентный. [c.88]

Это можно установить из рассмотрения схемы возникновения смешанного пограничного слоя на обтекаемой стенке (рис. 1.10.1). Такой слой состоит из ламинарного и турбулентного участков, разделенных переходной зоной, которая включает несколько областей течения. Начало первой области совпадает с точкой потери устойчивости ламинарного пограничного слоя по отношению к малым случайным возму- [c.88]

Рис. 1.10.2. Влияние числа Маха и температуры стенки на устойчивость ламинарного пограничного слоя

Об устойчивости ламинарного пограничного слоя [c.94]

Как уже отмечалось, переходу в турбулентное состояние предшествует потеря устойчивости ламинарного пограничного слоя. Поэтому имеет большое практическое значение исследование движения в таком слое с точки зрения устойчивости этого движения. [c.94]

Исследование устойчивости ламинарной формы течения на криволинейной стенке носит более сложный характер, чем на пластинке,так как связано с воздействием на это течение продольного градиента давления в свободном потоке. При этом такое воздействие проявляется лишь на форме профиля скоростей в пограничном слое. [c.95]

Теоретические данные о потере устойчивости вместе с экспериментальными результатами могут быть использованы для нахождения точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный в зависимости от градиента давления. Из физических соображений ясно, что в области снижения давления расстояние между точками потери устойчивости и перехода [c.96]

В Л. 123] выполнены расчеты характеристик ламинарного пограничного слоя для ряда случаев на пластине при равномерном отсасывании и синусоидальном из.менбнии скорости внешнего потока на пластине с пульсирующим отсасыванием на пластине с отсасыванием, позволяющим поддерживать пограничный слой с Ти)=0 при замедлении скорости внешнего потока по линейному закону на -тгластине с равномерным вдувом однородной жидкости в пограничный слой. Кроме того, исследовано влияние равномерного отсасывания жидкости из пограничного слоя на устойчивость пограничного слоя при обтекании несжимаемой жидкостью крыла с различными значениями отношения толщины крыла к его хорде. [c.148]

Сохранение ламинарного течения приданием стенке специальной формы (ламинаризованные профили). С сохранением в пограничном слое ламинарной формы течения посредством отсасывания весьма сходен способ, осуществляемый посредством придания обтекаемой стенке специальной формы. И этот способ предназначен для уменьшения сопротивления трения путем перемещения точки, в которой течение в пограничном слое из ламинарного становится турбулентным, вниз по течению. Установлено, что в пограничном слое переход ламинарного течения в турбулентное сильно зависит от градиента давления внешнего течения. При понижении давления в направлении течения переход ламинарного течения в турбулентное в пограничном слое происходит при значительно более высоких числах Рейнодьдса, чем при возрастании давления в направлении течения. Понижение давления во внешнем течении сильно увеличивает, а повышение давления, наоборот, сильно уменьшает устойчивость ламинарного пограничного слоя. Это обстоятельство используется для уменьшения сопротивления трения крыльев. Для этой цели сечение с наибольшей толщиной профиля отодвигается далеко назад, что обеспечивает на большей части профиля падение давления, а вместе с тем — и сохранение ламинарного пограничного слоя. К этому вопросу мы еще вернемся в главе XVII. [c.356]

Как видим, значение критического числа Рейнольдса для пограничного слоя на плоской пластине и для трубы имеют один и тот же порядок. Разница заключается в том, что вдоль достаточно длинной пластины режим течения в пограничном слое изменяется. На малых расстояниях от передней кромки пластины толщина пограничного слоя мала (бСбкр) и в пограничном слое сохраняется устойчивое ламинарное течение с молекулярным механизмом переноса. При увеличении толщины ламинарного пограничного слоя до критической величины бкр при расстоянии лгкр устойчивость ламинарного течения в пограничном слое нарушается и появляется участок переходного течения, где хаотически во времени сменяются ламинарный и турбулентный режимы течения. За переходным уча- [c.275]

Отрыв в несжимаемой жидкости при заданном режиме течения не зависит ни от Re, ни от Мн и наступает тем раньше, чем больше dpldx>0 и б . Эксперименты показывают, что турбулентный пограничный слой значительно устойчивее ламинарного, т. е. отрывается при больших значениях dp/dx>0 и б . Это объясняется большей наполненностью поля скорости в турбулентном пограничном слое, т. е. большей кинетической энергией пристеночных слоев (см. рис. 8.2). [c.297]

Р),Д в веи есгва в пограничный слой влияет и на его устойчивость, т. е. н.ч пере.ход ламинарного режима течения в турбулентный. Под деис внем вдува вещества в ламинарный пограничный слой его устойчивость у.меньшаегся и переход ламинарного режима к турбулентному наступает раньше (при меньших числах Рейнольдса) нри прочих равных условиях. [c.439]

При определенных условиях ламинарный пограничный слой теряет устойчивость и переходит в турбулентный. Ориентировочно границу потери устойчивости ламинарного течения можно установить по критическому числу Рейнольдса R jjp. Пользуясь аналогией между явлениями перехода ламинарного режима в турбулентный в цилиндрической трубе и в пограничном слое, можно, как это уже указывалось, ввести характерные для слоя числа Рейнольдса, отнесенные к толщинам 6, 5 и 5 [c.247]

Описанный выше процесс развития пограничного слоя удавалось координальным образом изменять нагревом носовой части пластины посредством нагревательных элементов 3 (х = 75 мм) и 2 (х = 55 мм). На фиг. 3, б показаны изменения характера течения в сечении х = 0.95 м под влиянием нагрева носовой части модели. Соответствующие изменения относительной величины средней Г) = Е/Е , пульсационной 5 = (е)/(( )пк1х составляющих сигнала термоанемометра и коэффициента перемежаемости у от потребляемой нагревательными элементами мощности показаны на фиг. 4. я возникающее при этом распределение температур А = /(х) построено на фиг. 4, б. Опыт до УУ = 0.73 кВт проводился только с нагревательным элементом 3, при = 0.73 кВт включался нагревательный элемент 2. При каждой фиксированной мощности все измерения проводились после выхода на стационарный режим. Из осциллограмм фиг. 3, 5 и графиков фиг. 4, а следует, что реламинаризация слоя при нагреве носика модели проходила постепенно путем роста частоты появления и протяженности ламинарных зон. Первоначально в сечении х = 0.95 м пограничный слой был устойчиво турбулентным (у = 1), при нагреве поверхности в точке х = 75 на 253° - 1 2 = 0.24 кВт, = 0.73 кВт слой был стабильно ламинарным (у = 0). [c.37]

При учете конечной вязкости тангенциальный разрыв теряет сг.ою резкость изменение скорости от одного до другого значения происходит в слое конечной толщины. Вопрос об устойчивости такого движения в математическом отношении вполне аналогичен вопросу об устойчивости в ламинарном пограничном слое с перегибом в профиле скоростей ( 41). Экспериментальные данные и численные расчеты показывают, что в данном случае неусто 1чи Вость наступает очень рано, возможно даже, что всегда. [c.155]

Уравнение (81) называется дифференциальным уравнением возмущающего движения. Исследование устойчивости решения этого уравнения представляет собой задачу о собственных значениях дифференциального уравнения (81) при граничных условиях (78). Предположим, что основное течение задано, то есть известно распределение скоростей в ламинарном пограничном слое и (у). Тогда уравнение (81) будет содержать четьхре параметра R, а, Сг, Си Для каждой выбранной пары R и а можно найти собственную функцию ф и комплексное собственное значение с = Сг + i i, причем здесь Сг — безразмерная скорость распространения возмущений, а i — безразмерный коэффициент [c.310]

В настоящее время теоретически достаточно полно исследованы условия возникновения первой области, т. е. условия устойчивости ламинарного пограничного слоя. Результатом этого исследования является определение теоретического критического числа Рейнольдса (предела устойчивости). Знание этого числа еще не дает возможности указать начало развитого турбулентного течения, т. е. положение точки перехода и соответствующее значение критического числа Рейнольдса. Проблема эта изучена недостаточно полно, и в последнее время особенно широкое развитие получили различные методы исследований перехода в аэродинамических трубах, при помощи которых получена достаточно обширная информация о возникновении турбулентности. Найденное при таких исследованиях положение точки перехода принято обычно характеризовать экспериментальным критическим числом Рейнольдса. Несмотря на известную ограниченность, расчетные методы теории устойчивости имеют большое практическое значение. Они позволяют сравнивать ламинарные пограничные слои с точки зрения возникающих явлений, обусловливающих переход в турбулентное состояние, определять вид обтекаемой поверхности, обеспечивающий сохранение устойчивого ламинарного течения (ламинаризированные профили), отыскивать условия такого сохранения другими методами (в частности, при помощи отсоса пограничного слоя). [c.89]

Приведенные ранее данные об устойчивости ламинарного пограничного слоя и его переходе в турбулентное состояние относились к газовым течениям с малой скоростью, когда влияние сжимаемости пренебрежимо мало. При больших скоростях это влияние оказывается существенным и должно приниматься во внимание при расчетах пограничного слоя. Такое влияние определяется в основном числом Маха набегающего потока Моз= VJao, (или местным числом Маха Vдля рассматриваемого сечения пограничного слоя). Другим параметром, играющим важную роль при исследовании сжимаемого пограничного слоя, является теплопередача между отбекаемой стенкой и средой. Характер и интенсивность теплопередачи зависят от разности температур восстановления стенки Гст- При этом в случае, если ло переходит а при Гг—Г [c.91]

Согласно общепринятой теории устойчивости, основанной на методе малых возмущений, предполагается, что ламинарное течение подвергается воздействию каких-то малых возмущений, вызванных, например, шероховатостью стенки или неравномерностью внешнего течения. Эта теория устанавливает, при каких условиях затухают или нарастают со временем эти возмущения. При этом затухание означает, что ламинарное течение устойчиво и, наоборот, нарастание соответствует неустойчивости, характеризуемой теоретическим значением критического числа Рейнольдса Reкp. В его определении и заключается основная задача теории устойчивости ламинарного пограничного слоя. Оценка этого числа позволяет сделать вывод о характере движения в таком слое. Если достигнутые числа Рейнольдса меньше критического, то появляющиеся возмущения затухают, а при более высоких нарастают. [c.94]

Установлено, что профили с точкой перегиба более неустойчивы, чем профили без точки перегиба. Если принять, что градиент давления связан с кривизной профиля скоростей соотношением (1р1(1х = ТО МОЖНО сделать вывод, что зависимость устойчивости от формы профиля скоростей связана с существенным влиянием на устойчивость градиента давления. При этом ламинарный пограничный слой в области падения давления йр йх < 0) более устойчив, чем в области возрастания давления (йр1с1х> 0). [c.95]

Затем определяются параметры ламинарного пограничного слоя его толщина б, условная толщина вытеснения б, формпараметр Л, число Re = Уйб / в зависимости от координаты X. По полученным значениям можно построить расчетный график функции Л = Л(Re). Совместив его с теоретической кривой Л = Л(Reкp), находят точку пересечения, которая и определит соответствующее критическое число Reкp (точка /С на рис. 1.10.6). Следует иметь в виду, что такое построение удобнее начинать сразу для участка профиля, где давление возрастает, а скорости уменьшаются (значения Л отрицательные) и где вероятнее всего расположена точка потери устойчивости. [c.95]

Определение точки перехода начинается, как и нахождение точки потери устойчивости, с расчета потенциального обтекания профиля и ламинарного пограничного слоя. Дополнительно вычисляются условные толщины потери импульса б , числа Re и местные градиенты давления К- После нахождения точки потери устойчивости х .у выстраивается кривая К = = К х) на предполагаемом участке х — Хп.у, для которого вычисляется несколько средних значений/С. Для каждого из них подсчитываются соответствующие разности Reп —Reп.y. Расчетная кривая К = / (Reп—Reп.y) наносится на график, подобный рис. 1.10.7, на котором находится точка пересечения с экспериментальной кривой. Этому пересечению соответствует точка I, определяющая разность критических чисел Рейнольдса Reкp,п — —,Reкp.п.y, по которой и находится точка перехода [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...