Отрыв потока при дозвуковых скоростях

Отрыв потока при дозвуковых скоростях [c.97]

Отрыв перед уступом возникает и при дозвуковых скоростях. При сверхзвуковом обтекании такой отрыв сопровождается образованием скачка уплотнения перед точкой отрыва, вызванным отклонением потока на некоторый угол вследствие появления застойной зоны перед уступом. Появляющийся на стенке дополнительный градиент давления способствует смещению вперед точки отрыва. Дозвуковое обтекание клина обычно не сопровождается отрывом. В сверхзвуковом потоке такой отрыв возможен вследствие появления косого скачка уплотнения, вызывающего продольный положительный градиент давления. При этом точки отрыва и последующего присоединения потока находятся вблизи излома стенки. [c.101]

Отрыв потока жидкости или газа — одно из многих характерных свойств вязкого течения — весьма ван ное и сложное явление. При отрыве потока происходят потери энергии. При дозвуковой скорости внешнего течения, например течения около летательного аппарата, линия тока отклоняется, сопротивление растет, подъемная сила падает, и образуются обратное течение и застойная зона. В диапазоне трансзвуковых скоростей проблемы управляемости и прочности усложняются из-за отрыва потока. В случае внутреннего течения отрыв может явиться причиной ухудшения коэффициента полезного действия. Оптимальные характеристики различных гидромашин и гидромеханизмов, таких, как вентиляторы, турбины, насосы, компрессоры и т. п., могут быть предсказаны только при правильном понимании явления отрыва потока, так как отрыв происходит как раз перед достижением максимальной нагрузки (или в этот момент). Функционирование простейших и широко распространенных устройств, например кранов домашнего водопровода, также может зависеть от отрыва потока. [c.12]

Обычно вихри одного ряда располагаются не посередине между вихрями другого ряда. Все вихревые дорожки, которые удовлетворяют этому уравнению, являются неустойчивыми во втором приближении, в то время как все другие вихревые системы неустойчивы уже в первом приближении. По фотографиям, полученным различными исследователями, числовые значения кЦ не одинаковы, поскольку кЦ зависит от времени [26—28]. При больших дозвуковых скоростях образовавшиеся вихри быстро затухают и дорожка становится визуально ненаблюдаемой. Тем не менее происходит периодический отрыв потока. Измерения поля скоростей с помощью термоанемометров и приближенные вычисления показали, что данные, полученные с помощью термоанемометров, недостаточны для характеристики вихревой дорожки 129, 30]. Было установлено, что метод расчета, предложенный в работе 129], может дать более подробную информацию о вихрях [301. Так как результаты не согласуются друг с другом, можно сказать, что в настоящем виде теория устойчивости вихревой дорожки не удовлетворительна. Теория устойчивости первого приближения достаточно точно описывает физические явления, но математический анализ предсказывает неустойчивость, указывая, что упорядоченное расположение вихрей не может сохраняться. [c.90]

ОТРЫВ ПОТОКА О ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ ПРИ ДОЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ [c.200]

Следующим важным этапом является выбор годографа скорости для проектируемой решетки. При выборе формы годографа следует иметь в виду, что в действительности решетка будет обтекаться жидкостью, обладающей вязкостью. Хорошие результаты показывают решетки, в которых скорость постоянна на большей части выпуклой и вогнутой сторонах лопаток. Это позволяет избежать лишних диффузорных участков, где возможен отрыв потока. Кроме того, в дозвуковых решетках не следует допускать возникновения сверхзвуковых скоростей на выпуклой стороне лопатки, что также снижает потери. На рис. 4.17 показан годограф скорости фиктивного течения для заданных = 0,65, Р1 = [c.90]

Явления, возникающие в потоках при скоростях, очень близких к скорости звука, до сих пор полностью еще не ясны. Методы, разработанные для исследования дозвуковых потоков, не могут быть применены для исследования сверхзвуковых потоков и, наоборот, методы, пригодные для исследования сверхзвуковых потоков, неприменимы для дозвуковых потоков. Поэтому ни те, ни другие методы не могут дать результатов при изучении потоков, в которых совершается переход скорости через значение, равное скорости звука. Однако известны примеры таких потоков , и эти примеры показывают, что в ограниченном пространстве возможен непрерывный переход от дозвуковой к сверхзвуковой скорости без наличия особых точек, правда, не при любом заданном контуре (хотя бы и непрерывном), ограничивающем поток. Это связано, очевидно, с явлением, изображенным на рис. 232. Наблюдения показывают, что переход от дозвуковой к сверхзвуковой скорости совершается всегда непрерывно, обратный же переход легко приводит к скачкам уплотнения, вызывающим отрыв потока, который, в свою очередь, еще более усиливает скачок уплотнения. Это явление и служит причиной очень сильного ухудшения полетных свойств тех профилей, у которых на подсасывающей стороне в отдельных местах возникают сверхзвуковые скорости. На рис. 246 и 247 изображены фотографии [c.394]

Вначале рассмотрим отрыв потока с передней кромки при дозвуковых, а затем при сверхзвуковых скоростях потока. [c.200]

В большинстве практических случаев толщина крыльев большого удлинения достигает более 10% длины хорды. Отрыв на таких крыльях имеет место только в концевой части, где пограничный слой турбулентный. Если удлинение прямого крыла мало и не превышает 4, а толщина профиля составляет около 4% длины хорды, то при большой дозвуковой скорости отрыв ламинарного пограничного слоя происходит у передней кромки при малой величине С/,. Поэтому, если поток не присоединяется с образованием пузыря . [c.201]

Перед входной кромкой возникает головной скачок уплотнения 1, по интенсивности близкий к прямому. После скачка поток остается сверхзвуковым. Обтекая выпуклый входной участок спинки, поток ускоряется в пучке характеристик (пунктир), как при обтекании тупого угла. Сверхзвуковой поток при взаимодействии с потоком меньшей скорости, прошедшим через головной скачок соседней лопатки, тормозится в скачке уплотнения 2, за которым наблюдается отрыв пограничного слоя. Скачки уплотнения 1 я 2 образуют %-о6-разный головной скачок, после которого скорость падает до дозвуковой. [c.243]

При небольших дозвуковых скоростях, когда влиянием сжимаемости можно пренебречь, профильные потери зависят от числа Рейнольдса. Влияние Reg особенно велико при отрывном обтекании спинки профиля, когда отрыв происходит до точки перехода ламинарного слоя в турбулентный. В этом случае при увеличении Reg точка отрыва смещается по потоку. При этом потери в зависимости от числа Reg меняются резко (рис. 8-27). [c.502]

В этом разделе представлены теоретические и экспериментальные результаты для ламинарного пограничного слоя, образующегося в условиях установившегося двумерного течения в дозвуковом диапазоне скоростей. Отрыв несжимаемого ламинарного потока происходит при малых значениях положительного градиента давления. В теории пограничного слоя ламинарный пограничный слой более доступен для математического анализа и характеристики ламинарного течения могут быть предсказаны с большей степенью точности, чем для турбулентного пограничного слоя. Для турбулентного течения ввиду недостаточного понимания механизма турбулентности необходимы экспериментальные исследования, дополняющие теоретические предсказания. [c.69]

Основные особенности формы профилей (каналов) сопловых решеток на влажном паре капельной структуры сводятся к следующим. На мелкой влаге при дозвуковых скоростях потери, обусловленные тепло- и массообменом, будут уменьшаться с уменьшением градиентов скорости вдоль каналов. Очевидно, что сопловые каналы в этом случае должны иметь меньшую суммарную и локальную конфузорность. Снижению интенсивности процесса коагуляции способствует уменьшение кривизны спинки и вогнутой поверхности при заданном угле поворота потока и радиуса скруг-ления входной кромки. Так как при мелкой влаге пленки образуются только локально, то выходные кромки следует выполнять относительно тонкими, а шаг лопаток выбирать близким к оптимальному для перегретого пара. Профилирование сопловых решеток для парокапельных потоков с крупной влагой осуществляется с учетом механического взаимодействия фаз. На выходе из рабочей решетки предшествующей ступени (на входе в сопловуЮ решетку последующей ступени) имеет место рассогласование скоростей по значению и направлению. В этом случае целесообразно несколько увеличить геометрический угол входной кромки и. уменьшить тем самым угол ее атаки потоком крупных капель. Кроме того, отличие профилей для крупной влаги состоит в более толстых выходных кромках и несколько уменьшенном относительном шаге, выбранном из соображений оптимальной внутриканаль-ной сепарации, включающей отсос пленок на спинке и выходной кромке или наддув пограничного слоя греющим паром. Важна правильная организация потока на спинке в косом срезе, где течение диффузорное его следует выполнить менее криволинейным с тем, чтобы предотвратить возможный отрыв пленки и слоя. [c.145]

Следует заметить, что отрыв ламинарного потока на круговом конусе приводит к образованию сравнительно устойчивых вихрей, направленных по потоку, в отличие от нерегулярного течения перемешивания со срывом вихрей (бафтинг) при отрыве двумерного потока. Кроме того, распределение давления по поверхности конуса под углом атаки при дозвуковых скоростях не является коническим, как при сверхзвуковых скоростях. [c.127]

В гл. 1 указывалось, что вязкость и положительный градиент давления являются двумя определяющими факторами, существенно влияющими на отрыв потока. Как показал Вайзе [1], отрыв потока газа, как и отрыв потока жидкости, можно предотвратить, удаляя пограничный слой путем его отсоса со стенок канала, т. е. устранение действия вязкости предотвращает отрыв потока. Поскольку при сверхзвуковых скоростях формируются скачки уплотнения и давление за скачком повышается до гораздо более высокого уровня, чем в тех же условиях в дозвуковом потоке, при сверхзвуковых скоростях более резко выражен положительный градиент давления в направлении течения. [c.229]

Местный тепловой поток от поверхности сферы при дозвуковых скоростях в интервале чисел Рейнольдса 44 ООО < Ке <151 ООО был измерен Кэри [31] с помощью полой сферической модели из железа Армко диаметром 127 мм и толщиной стенки 1 мм. Для поддержания приблизительно постоянной температуры на поверхности сферы внутрь нее подавался нагретый пар, а воздух с температурой окружающей среды использовался как охладитель. Полученные величины ко.эффиииента теплоотдачи к приведены на фиг. 19. Коэффициент Л уменьшается до минимума в точке ф 105°, отсчитываемой от пе1>едней критической точки, и быстро возрастает на участке до точки ф 120°, очевидно, вследствие отрыва вверх по потоку, вызывающего сильно турбулентное течение. Критическое число Рейнольдса ненагретой сферы имеет порядок 1,5-1П -4-Ю и уменьшается с увеличением интенсивности турбулентности [32]. Отрывы ламинарного и турбулентного слоев имеют место при ф = 81—82° [32. 34] и ф 110° [32] соответственно, а охлаждение потоком воздуха нагретого цилиндра при больших числах Рейнольдса приводит к смещению точки отрыва вниз по потоку [24]. Поэтому отрыв ламинарного [c.107]

Так называемый эффект заполнения сетки достаточен для предотвращения отрыва или же присоединения оторвавшегося потока даже в случае сильно развитого отрыва потока в диффузоре. Заполнение подразумевает использование всего объема диффузора либо вследствие выбора формы диффузора, либо благодаря действию сетки. В этом смысле заполнение означает отсутствие отрыва, поэтому условие заполнения можно определить как подобие распределения скорости в каждом сечении диффузора ее распределению на входе. Согласно исследованию Шубауэра и Шпан-генберга [31], при дозвуковых скоростях отклонение потока сетками к стенкам сопровождается увеличением градиента скорости и напряжения трения на стенке. Процесс обтекания сетки тесно связан с процессами в турбулентном пограничном слое, и сетка может предотвратить отрыв либо за счет увеличения градиента скорости по нормали к стенке, либо за счет уменьшения градиента давления вдоль стенки, либо за счет этих обоих эффектов. [c.212]

При е = 46° (фиг. 4) характер течения в возмущенной области является следствием еще большего падения числа Маха возвратного потока в отрывной области (фиг. 6, б, точки 3). При относительно малом угле атаки а = 14° (р = 2.7), когда реализуется дозвуковое поперечное течение М , < 1 (фиг. 6, б, точки 3), внутренний отрыв наблюдается по всей длине модели (фиг. 4, а), то есть отрываются и ламинарный, и турбулентный пограничные слои. При а = 16.5° (/7 . = 3.1), когда М, = 1, отрыв турбулентного пограничного слоя исчезает (фиг. 4, б). В области "несвободного" взаимодействия а = 21.5 и 24° (р, = 4.15 и 4.75) (фиг. 4, в, г) внутренний отрыв турбулентного пограничного слоя не реализуется (фиг. 6, б М , < 1.1), отрывается лишь ламинарный пограничный слой в возвратном течении. Наблюдается влияние перехода в окрестности передней кромки на внутреннее течение. Когда внешняя линия отрыва целиком оказывается в полосе ламинарного пограничного слоя, течение внутри зоны отрыва ламинаризуется, и имеет место внутренний отрыв ламинарного пограничного слоя по всей длине модели (фиг. 4, г) при дозвуковой скорости возвратного потока М , = 0.96 (фиг. 6, б). [c.76]

Наличие вязкости приводит к тому, что вследствие резкого возрастания давления в направлении течения вблизи пересечения скачка со стенкой может произойти отрыв пограничного слоя, сильно видоизменяющий картину течения. Помимо этого, действие вязкости проявляется в наличии зоны дозвуковых скоростей вблизи стенки, по которой возмущения, несмотря на сверхзвуковой характер течения во внешней его части, могут передаваться вверх по потоку и тем самым изменять картину течения и при отсутствии отрыва пограничного слоя. Ввиду солжности явления взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем и сравнительно небольшого количества опытных данных теория его пока отсутствует. [c.53]

Часто точение внутри полости или нузыря называют застойным ( мертвым ). В застойной зоне скорость не обязательно равна нулю. В этой области существуют сложные вихревые ноустано-вившиеся трехмерные течения, даже если отрыв потока происходит на двумерной поверхности или за ней. В области присоединения ламинарного пограничного слоя на двумерной модели в сверхзвуковом потоке наблюдались интенсивные регулярные периодические возмущения в направлении размаха [2]. При обтекании дозвуковым потоком срезов или уступов двумерных тел [c.10]

С целью уменьшения эрозионного разрешения иоверхности материала находят применение конструкции сопел переменных (регулируемых) геометрических размеров, для обеспечения оптимальных условий обтекания при дозвуковых и сверхзувковых скоростях течения газов, а также сопел с открывающимися створками. Большое значение имеет также правильный расчет конструкций. Не говоря уже о механической прочности сопел, необходимо не допускать скачков уплотнения, которые вызывают местный отрыв потока от стенки н вследствие образования вихрей существенно снижают сопротивляемость материалов эрозионному разрушению. [c.215]

Линии тока на входе в дозвуковой диффузор при различных скоростях на входе показаны на фиг. 60. При работе с разрежением на входе струи воздуха, поступающего в диффузор, движутся по направлению к оси под тем большим углом, чем больше разрежение на входе (фиг. 60,в) При этом обычно происходит отрыв потока от внутренних стенок диффузора, вихреобразование и усиленная диссипация кинетической энергии воздуха восстановление давления в диффузоре убывает. Разрежение на входе в диффузор нежелатель- [c.107]

С ростом давления (или степени понижения тг ) уровень статического давления на стенке дозвуковой и сверхзвуковой части в целом монотонно возрастает по отношению к давлению в окружаюгцей среде (рис. 3.61а). Поскольку течение в большей части сверхзвукового сопла и в дозвуковой части автомодельное, т. е. не зависит от давления в окружающей среде, то в этих областях сопла статическое давление на стенке, отнесенное к полному давлению в сопле, не зависит от величины тг , за исключением области в районе среза сопла при небольших перепадах давления 71 3,75 (рис. 3.616). Как видно на рис. 3.61а, так и рис. 3.616 при тг < 3,75 для рассматриваемого варианта сопла в сверхзвуковой части у среза возникает отрыв потока, который сопровождается повышением давления до давления в окружающей среде. С уменьшением величины 71 отрыв потока все больше перемещается внутрь сопла от среза к критическому сечению. Характерно, что при степени понижения давления Пс меньше критического значения (тг < 1,89 для = 1,4) в связи с наличием угловой точки в критическом сечении имеет место значительный локальный разгон потока до сверхзвуковой скорости (до чисел 1,75), характеризующийся резким снижением статического давления в районе критического сечения с последующим торможением потока и ростом давления в возникающем за критическим сечением скачке уплотнения (см. схему на рис. 3.60а). После достижения некоторой максимальной величины, давление на стенке сопла снова начинает уменьшаться в связи с общим разгоном потока в сверхзвуковой части, как это имеет место в обычных сверхзвуковых соплах. [c.125]

В качестве активных решеток и решеток с малой реактивностью, имеюш,их малую высоту hjb < 1,6), при которой велики потери на парный вихрь, рекомендуется использовать решетки с профилями группы Лк (рис. 4.20). Решетки с профилями группы Лк имеют входной расширяющийся участок (d i > dj) и выходной — сужающийся d i > dj). Весь межлопаточный канал приобретает расширяюще-су-жающуюся форму. На начальном участке такого канала поток поворачивает при сниженной скорости и, следовательно, уменьшается поперечный градиент давления. Это приводит к уменьшению вторичных потерь (потерь на парный вихрь). Конфузорный выходной участок канала обеспечивает конфузорное течение на спинке в косом срезе, что предотвращает отрыв потока. Поэтому решетки с профилями группы Лк позволяют увеличить угол поворота потока (уменьшить углы Рхл и р2л), не опасаясь отрыва потока и увеличения потерь. При малой высоте лопатки решетки с профилями лопаток группы Лк имеют меньшие в 1,3. .. 1,5 раза коэффициенты потерь, чем решетки с профилями лопаток группы Л в широком диапазоне дозвуковых скоростей (рис. 4.21). [c.242]

Следует иметь в виду, что наличие скачков уплотнения во внешнем потоке оказывает влияние на распределение скорости п давления в пограничном слое. При небольшой интенсивности падающего скачка это влияние сводится к некоторому утолщению пограничного слоя профиль скорости при этом изменяется мало. При большой интенсивности падающего скачка уплотнения возникает отрыв пограничного слоя и образуется вихревая зона. Вниз по потоку от точки отрыва начинается перемешивание оторвавшихся струек и нарастание нового пограничного слоя на стенке. Благодаря передаче давления по дозвуковой части пограничного слоя вверх по потоку давление перестает быть постоянным поперек пограничного слоя, т. е. dp/di/ Ф 0. Поэтому все методы расчета, разработанные в предположении постоянства статического давления в поперечном сечении пограничного слоя, могут быть использованы лишь в достаточном удалении от места взаимодействия. Сравнение приведеяных выше данных показы- [c.347]

Аналогичная картина наблюдалась о экспериментальной работе ЛПИ [33]. Здест) показано, что при расходе пара )=0,15Do у корня возникает вихревое течение и степень реактивности у корня резко снижается. Отрывная зона у корневой части лопатки была обнаружена при исследовании потока на экспериментальной турбь -не в ЦКТИ [21]. По мере уменьшения расхода поток пара в корневой зоне закручивается в сторону вращения. В работе [21] было установлено, что относительная скорость пара в нижней половине лопатки дозвуковая, а в верхней — сверхзвуковая и что лопатка последней ступени во время работы раскручивается наиболее существенно в верхней части, вследствие чего через иериферийнук) зону проходит большее количество пара по сравнению с расчетным. Рассматриваемый отрыв [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...