Влияние градиента давления и отрыв пограничного слоя

ВЛИЯНИЕ ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ И ОТРЫВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ [c.348]

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]

В предыдущей главе мы рассмотрели турбулентный пограничный слой на плоской пластине при ее продольном обтекании без градиента давления в направлении течения. В настоящей главе мы рассмотрим турбулентный пограничный слой на стенке с понижением или повышением давления в направлении течения. Такое течение имеет особенно большое практическое значение в проблеме сопротивления крыла самолета и лопатки турбины, а также для исследования диффузора. Во всех этих случаях кроме определения сопротивления особый интерес представляет также выяснение вопроса, происходит или не происходит отрыв пограничного слоя, и если происходит, то в какой именно точке. Понижение давления и особенно повышение давления в направлении течения оказывают, так же как и при ламинарном течении, сильное влияние на развитие пограничного слоя. [c.601]

Гидродинамические процессы, протекаюш ие при поперечном омывании цилиндра, включают в себя практически все классические задачи гидродинамики. Здесь и развитие ламинарного пограничного слоя в условиях отрицательного градиента давления (в лобовой части цилиндра), особенности течения в критических точках (<р=0, 180°), влияние внешней турбулентности на развитие и. характеристики пограничных слоев, переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный, отрыв ламинарного и турбулентного пограничных слоев (при ср=80°, а также 135° — для сверхкритического обтекания), течение в зонах отрыва и циркуляционных зонах, возникновение возвратных пограничных слоев в задней части цилиндра и т. д. По указанным вопросам выполнено большое количество теоретических и экспериментальных работ [1]. Ниже приводятся основные расчетные зависимости для различных участков цилиндра. [c.4]

Испытания показывают, что для данной конфигурации решетки с непроницаемыми боковыми стенками при неизменных углах натекания и характеристиках пограничного слоя на входе влияние вторичных течений на работу решетки не зависит от относительного удлинения лопаток. Трехмерность течения проявляется прежде всего как отрыв потока в углах межлопаточного канала, который начинается в области положительного градиента давления у концевой стенки. Именно угловой отрыв потока вызывает значительное загромождение канала и, как следствие этого, повышение осевой скорости в средних по высоте лопаток сечениях канала (рис. 2.5). [c.48]

Рассмотрим картину течения перед затупленным телом с центральной иглой. Если длина такой иглы не превышает расстояния до криволинейного отошедшего скачка уплотнения (рис. 6.1.1,а), то ее влияние распространяется лишь на течение за этим скачком и оказывается несущественным. Выдвижение острия иглы 9 за пределы криволинейного скачка уплотнения (рис. 6.1.1,6) приводит к перестройке структуры возмущенного потока, которая характеризуется новой системой скачков уплотнения. Это обусловлено отрывом потока от поверхности иглы, который обычно происходит вблизи основания конического острия (излома). Такой отрыв вызывается большим положительным градиентом давления в пограничном слое на поверхности иглы, обусловленным торможением потока перед телом. В результате отрыва возникает застойная зона 1 с возвратным течением. Оторвавшийся пограничный слой смешивается в зоне 2 с внешним возмущенным течением и присоединяется к обтекаемой затупленной поверхности в области 3. Разделяющие линии тока 8 в зоне смешения образуют поверхность, близкую к конической, пересекающуюся с головной частью в точках Л и 5. В месте присоединения сверхзвуковой поток претерпевает поворот, который [c.383]

Следуюш ая схема отрывного течения невязкой жидкости была дана в вихревой теории сопротивления Кармана. Важнейший шаг в понимании природы отрыва — влияние вязкости жидкости или газа — был сделан благодаря теории ламинарного пограничного слоя Прандтля. При больших числах Рейнольдса отрыв возможен, если есть положительный градиент давления во внешнем течении. Однако остались нерешенными следуюш,ие два вопроса [c.5]

В случае вращающегося тела сила Кориолиса и, в меньшей степени, центростремительные силы, действующие на пограничный слой на теле, создают дополнительное ускорение в направлении течения, оказывая такое же влияние, как и отрицательный градиент давления. Вследствие этого влияния отрыв потока задержи- [c.199]

Наличие даже слабого скачка уплотнения приводит к резкому увеличению давления во внешнем потоке. Рост давления передается навстречу потоку по дозвуковой части пограничного слоя. Линии тока отклоняются от стенки, порождая в сверхзвуковой частя пограничного слоя семейство волн сжатия, которые распространяются во внешний поток и оказывают влияние на форму и интенсишность скачка уплотнения вблизи области взаимодействия. Продольный градиент давления в пограничном слое оказывается значительно меньше, чем во внешнем потоке. Если скачок слабый, то движение в пограничном слое происходит под воздействием небольшого положительного градиента давления и отрыв потока не происходит. С увеличением интенсивности скачка уплотнения во внешнем потоке возрастает градиент давления вблизи стенки и возникает отрыв пограничного слоя. При этом увеличивается отклонение линий тока в сверхзвуковой части течения, благодаря чему поддерживается необходимое распределение давления, соответствующее данной интенсивности скачка уплотнения. В зависимости от условий во внешнем потоке (интенсивности скачка уплотнения, местного числа М, ускоренного или замедленного характера течения) и формы обтекаемого тела возможны два случая. В первом случае поток после отрыва присоединяется снова к стенке. Сразу за скачком уплотнения возникают волны разрежения, как при обтекании внешнего тупого угла. В месте присоединения поток направлен под некоторым углом к стенке, поэтому здесь возникает новый скачок уплотнения, который может вызвать иногда новый отрыв пограничного слоя. Таким образом, могут появиться несколько 22 [c.339]

Из формулы (102) следует, что знак приращения скорости в пограничном слое будет таким же, как и во внещнем потоке, а интенсивность приращения определяется отнощением Мо/ . Как видно, при изменении скорости внешнего потока скорости в пограничном слое изменяются тем больше, чем меньше скорость в рассматриваемой точке пограничного слоя. Поскольку изменение скорости внешнего потока вызывает соответствующие изменения давления, то часто говорят о влиянии интенсивности изменения (градиента) давления на формирование пограничного слоя. В сходящемся потоке имеет место отрицательный градиент давления, т. е. Ар < О, а Аио > О, поэтому в таком потоке профиль скорости в пограничном слое по длине становится все более наполненным. В расходящемся потоке существует положительный градиент давления, т. е. Ар > О, а Аио < О, поэтому по длине пограничного слоя профиль скорости становится менее наполненным. Градиент скорости по нормали к поверхности, а следовательно, и напряжение трения по длине такого слоя убывают до тех пор, пока в некоторой точке 5 поверхности не станут равными нулю (рис. 21, а). В этой точке происходит отрыв пограничного слоя от поверхности. Ниже точки отрыва под действием обратного перепада давления вдоль поверхности возникает возвратное течение. [c.79]

Итак, отрыв пограничного слоя обусловлен совокупным действием положительного градиента давления и вязкого пристенного трения. При отсутствии одного из этих факторов отрыва не происходит. Весьма наглядно это было продемонстрировано Г. Феттингером, результаты опытов которого показаны на рис, 8.28. Были исследованы и сопоставлены два течения вязкой жидкости, вблизи плоской стенки, поставленной нормально к потоку. В первом из них (рис. 8.28, а) вблизи критической точки поток свободно растекался в обе стороны. Несмотря на наличие положительного градиента давления, на участках линий тока перед критической точкой отрыва не возникало, поскольку здесь отсутствовало тормозящее влияние стенки. На участках линий тока за критической точкой движение происходило вдоль стенки, [c.349]

На рис. 9-23 показано сравнение экспериментальных значений Н и о с расчетными, а также изменение по обтекаемой поверхности расчетных значений С) (в опытах коэффициент трения не измерялся) при М оа — 3. Конечное число Маха составляло 1,9 поток замедлялся па протяжении 10 толщин пограничного слоя. Входящий в интегральные уравнения градиент давления определялся по измеренному распределению давления по длине стенки. Расчет дает удовлетворительное согласование с опытом для большей части области сверхзвукового течения расхождение наблюдается вниз по течению к концу криволинейной поверхности, что, по-впдимому, является результатом действия поперечных градиентов давления, возникающих под влиянием сильного изменения скорости сверхзвукового потока. Доказательством надежности рассматриваемого расчетного метода является и тот факт, что в полном соответствии с данными измерений расчет показывает отсутствие отрыва пограничного слоя. С другой стороны, предложенные в [Л. 162, 197, 232] методы расчета показывают, что в этих условиях течения должен наступить отрыв пограничного слоя или по крайней мере предотрывное состояние. [c.259]

Одной из задач газовой динамики является разработка способов эффективного торможения сверхзвуковых течений вязкого газа. Пс-пользование теории течений идеального газа для расчета торможения сверхзвукового потока не всегда допустимо. Эксперименты показывают, что часто влияние вязкости не сосредоточивается в тонком пограничном слое, образуюгцемся у новерхности обтекаемых тел, а распространяется на все течение. Это наблюдается в случаях, когда возникает отрыв пограничного слоя. Отрыв нограничного слоя нри сверхзвуковых скоростях обычно происходит под влиянием скачков уилотнения. В сверхзвуковом нограничном слое есть область дозвуковых скоростей, но которой новышенное давление за скачком, распространяется навстречу потоку, вызывая утолгцения или отрыв пограничного слоя. В месте отрыва у стенки возникает егце один косой скачок. Отрыв может возникнуть и под влиянием положительного градиента давления нри торможении сверхзвукового потока в плавно сужаюгцемся канале. [c.147]

Влияние числа Маха на отражают кривые на рис. 7.5, в, подтверждающие, что в дозвуковом диапазоне скоростей на входе полные потери увеличиваются с ростом М в зоне влажного пара. Характерно, что при больших числах Mi особенно интенсивный рост отмечается при переходе в область влажного пара (примерно в 4 раза). Следует отметить, что графики на рис. 7.5, в относятся к предельному диффузору, имеющему степень расширения п = 6,83 и угол раскрытия уд=13°. Коэффициент при Mi = = 0,843 и /2so>l,10 достигает 65 7о, что дает основания предположить, что в диффузоре реализуется отрыв двухфазного пограничного слоя. Несмотря на уменьшенные продольные градиенты давления, вследствие интенсивной диссипации кинетической энергии в пристенной области профили скоростей пробретают пред-отрывную форму. [c.238]

Критерием отрыва считается ди ду у=о = следовательно, отрыв потока можно определить, принимая ди/ду или ди/OY равными нулю в уравнении (1). Для заданного распределения скорости замедляющегося основного потока из уравнения (1) следует, что с увеличением числа Маха отрыв будет передвигаться вперед. Из-за усиления влияния на пограничный слой члена Ug (dujdx), связанного с градиентом давления, за счет положительного множителя [1 + (y — i)/2al и ],можно ожидать более раннего отрыва, что и показывает численный расчет. [c.233]

На поверхности тела в окрестности скачка градиент дав.ления поддерживается почти постоянной системой внешних скачков уплотнения, хотя самоиндуцнрованный градиент давления был бы отрицательным нри выпуклой форме границы пограничного слоя. Как подтверждает эксперимент, местное влияние системы скачков не может распространяться слишком далеко от точки падения скачка, так как при приближении к стенке скачок давления постепенно компенсируется расширением потока. Таким образом, повышение давления происходит главным образом вследствие самоинду-цирования и приращение давления, вызывающее отрыв, создается перед скачком уплотнения. Предполагая, что утолщение и утонъ-шение пограничного слоя симметричны, найдем [c.254]

В практике отсасывание обычно применяют для предотвращения отрыва. Поэтому важно определить расход отсасываемой жидкости, обеспечивающий безотрывное течение. Решение этой задачи возможно на основе теории пограничного слоя. Оно получается теми же методами, которыми пользуются при решении уравнений пограничного слоя на непроницаемой поверхности. При определении количества отсасываемой жидкости, предотвращающей отрыв, принимают, что отрыв наступает при ди/ду)у, = 0, т. е. в том месте обтекаемой поверхности, до которого сохраняют силу уравнения пограничного слоя. Однако многими исследователями показано, что отрыв наступает несколько дальше вниз по течению от места, где ди/ду)у, = 0. Поэтому принимаемое условие начала отрыва является приближенным. Если отсасывание начинается на некотором расстоянии от передней критической точки, заметное влияние отсасывания на структуру слоя начинается не сразу, а после прохода потоком некоторого участка обтекаемой поверхности, где пограничный слой сам по себе приспосабливается к новым условиям. При достаточно большой скорости отсасывания процесс самоприспособления происходит быстро и практически завершается до того, как градиент давления окажет какое-либо заметное влияние на состояние пограничного слоя. При малых количествах отсасываемой жидкости и больших градиентах давления начальные условия сильно усложняются. [c.310]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...