Отрыв при взаимодействии потока со скачком уплотнения

ОТРЫВ ПОТОКА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СО СКАЧКОМ УПЛОТНЕНИЯ [c.33]

Вследствие отрыва изменяется распределение давления в области отрыва. Однако если рассматривать только полное приращение давления, то отрыв не всегда ведет к его уменьшению, так как можно достичь теоретического приращения давления, несмотря на отрыв потока. Если тем не менее отрыв происходит из-за взаимодействия со скачком уплотнения, аэродинамические силы изменяются довольно резко наряду с соответствующим изменением теплового потока. Более того, течение становится нестационарным из-за возникновения самовозбуждающихся колебаний, и в пограничном слое происходят потери количества движения. [c.230]

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]

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]

Отрыв при взаимодействии потока со скачком уплотнения [c.100]

Рассмотрим более точную методику расчета газодинамических параметров и коэ( )фициента усиления при взаимодействии сверхзвуковой струи с набегающим сверхзвуковым потоком. Картина такого взаимодействия отличается большой сложностью (рис. 5.1.9). Перед струей 2, служащей своеобразной преградой, поток тормозится, в результате чего возникает положительный градиент давления, который вызывает отрыв пограничного слоя в точке 1. При этом образуются застойная зона 11ч скачок уплотнения 10. Сама струя под воздействием потока поворачивается и на некотором [c.360]

В реальном воздухозаборнике возникает пограничный слой на стенках, быстро нарастающий по длине канала. Если бы профиль канала в сверхзвуковой части имел изломы для образования косых скачков уплотнения, то при их взаимодействии с пог- g раничным слоем был бы возможен отрыв потока от стенок канала и нарушение расчетной схемы течения. Для сохранения расчетной картины течения воздухозаборники с внутренним сжатием должны иметь плавный контур (т. е. иметь изэнтропическое торможение сверхзвукового потока) и перфорированные стенки для отвода пограничного слоя. [c.264]

Отрыв потока приводит к дополнительным потерям полного давления. Поэтому в последние годы проведены исследования физической картины течения в области прямого скачка уплотнения и локализации отрыва, возникающего в результате взаимодействия прямого скачка с пограничным слоем. Ниже излагаются основные результаты этих исследований. [c.462]

Как и в случае дозвукового потока, отрыв обусловлен возрастанием давления в направлении течения. Однако в этом случае рост давления создается скачком уплотнения, пересекающим течение. Чтобы пояснить физику отрыва потока, обусловленного взаимодействием скачка уплотнения с пограничным слоем, опишем некоторые эксперименты и приведем обработанные экспериментальные данные. [c.33]

Ланге [22] собрал экспериментальные результаты по взаимодействию скачка уплотнения с двумерным пограничным слоем, опубликованные до июля 1953 г. Эти эксперименты проводились с плоскими пластинами, на которых устанавливались уступы или клинья (фиг. 21, 22). Падающий на пластину скачок уплотнения создавал положительный градиент давления, достаточный, чтобы вызвать отрыв потока. При переходе через скачок давление возрастает, и разность давлений на фронте скачка распространяется в нижних слоях пограничного слоя. Таким образом, появляющийся на стенке градиент давления определяется свойствами пограничного слоя и интенсивностью скачка уплотнения. Однако отрыв потока вызывается главным образом перепадом давления в скачке уплотнения, поэтому, возможно, существует критический перепад давления, который достаточен, чтобы вызвать отрыв потока. Рассмотрим отдельно отрыв потока при взаимодействии скачка уплотнения с ламинарным и турбулентным пограничными слоями. [c.33]

Если отрыв потока нежелателен в инженерных приложениях, его условились называть срывом . Напомним, что срывом на крыловом профиле называют отрыв потока, ухудшающий характеристики профиля вследствие резкого возрастания сопротивления и падения подъемной силы. Однако на практике отрыв потока не всегда нежелателен. Например, благодаря взаимодействию отрывного течения, создаваемого иглой, установленной перед тупым телом, при сверхзвуковых скоростях полета с отошедшим головным скачком уплотнения лобовое сопротивление сильно уменьшается. Следовательно, необходимо новое определение понятия срыва как явления в течении, которое приводит к накоплению значительных количеств заторможенной жидкости и часто связано с появлением нестационарности [35]. Нестационарность возникает из-за периодических выплескиваний накопившейся застойной жидкости, а так как возможность вытекания исключена, накопление жидкости продолжается. В трехмерном течении существует компонента скорости, перпендикулярная направлению основного потока. Накопленная жидкость может выплескиваться в этом направлении. Поэтому в несимметричном течении, т. е. в трехмерном течении, срывы встречаются редко. Однако в строго двумерном течении вытекание по нормали к направлению основного потока исключено и возможно накопление значительного количества заторможенной жидкости с периодическим выплескиванием другими словами, возникает срыв. На практике двумерные течения встречаются весьма редко и чаще всего наблюдается осесимметричное течение. В противоположность строгому определению отрыва потока определение срыва следует считать довольно субъективным, так как его существование связано с геометрией поля течения и характеристиками жидкости. [c.46]

Приращение давления, нри котором возникает отрыв потока в результате взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем, и давление в зоне отрыва, например плато-давления, являются характерными значениями давления при взаимодействии скачка с пограничным слоем. На практике важно знать величину этого приращения давления. [c.253]

Этот частный случай отрыва потока может быть применен для практических приложений с использованием преимуществ отрывного течения. Отрыв такого типа может существовать как в ламинарных, так и турбулентных течениях, включая взаимодействие скачка уплотнения с пограничным слоем, присоединение оторвавшихся слоев и пульсационные нестационарные течения. Вначале перечисляются некоторые возможные практические приложения затем описываются особенности механизма течения. Наконец дается описание подробной картины течения на основе экспериментальных наблюдений. Экспериментальные исследования проводились большей частью на цилиндрических моделях с носовыми частями, имеющими полусферическую форму, плоскую форму, полусферическую форму с плоским срезом, а также форму оживала и усеченного конуса. Интервал исследуемых чисел Маха набегающего потока 1,75 Моо 14 ж чисел Рейнольдса, вычисленных по диаметру цилиндрической части тела, 0,85-10 Re 1,5-10 . Течение около таких осесимметричных моделей при нулевом и отличном от нуля углах атаки будет рассмотрено более тщательно после рассмотрения свойств течения около двумерных поверхностей при нулевом угле атаки. Коэффициенты сопротивления, подъемной силы и т. п. определялись каждым исследователем по-своему, что будет упомянуто в соответствующих разделах. [c.218]

Треугольное полукрыло с острой передней кромкой при достаточно большом угле отклонения также вызывает отрыв потока от пластины, на которой оно установлено (фиг. 45). В спектре предельных линий тока наблюдается основная линия растекания 1, линия вторичного отрыва (стекания) 2 и линия повторного присоединения (растекания) 3. Максимум теплового потока достигается на линии 1. Зависимость его величины от отношения давления за ударной волной, отходящей от передней кромки полу-крыла, р в к давлению на пластине вне области возмущения от полукрыла Ря при различных углах стреловидности передней кромки и углов атаки полукрыла является универсальной (фиг.46) Отношение давлений,— по-видимому, наиболее важный параметр при взаимодействии скачков уплотнения с пограничным слоем [151. [c.301]

Итак, зная критический перепад при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем на плоской пластинке и значение (соответственно для ламинарного или турбулентного пограничного слоя), можно по формуле (3.1) получить критический перепад при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем на криволинейной стенке (при наличии градиента давления во внешнем потоке перед скачком). Из формулы (3.1) видно, что если внешний ноток перед скачком тормозится (( > 0), то отрыв наступает быстрее, если же внешний ноток до скачка разгоняется < 0), то отрыв должен наступать при большем перепаде давления в скачке, чем нри взаимодействии скачка с пограничным слоем на плоской пластинке. [c.146]

Эти факторы обусловили необходимость проведения тщательного анализа обнаруженных свойств и условий их проявления. Так, например, широко распространено мнение, что наличие угловой точки (при трансзвуковом режиме) всегда приводит к образованию висячего скачка уплотнения, или что ее наличие всегда служит причиной отрыва пограничного слоя. На самом деле, как показано в 8 гл. 9, висячий скачок возникает из-за конечной кривизны стенки непосредственно за угловой точкой, в результате взаимодействия сингулярности течения вблизи этой точки со стенкой. (Упрощенно это можно назвать перерасширением потока вблизи угловой точки по отношению к тому течению, которое может осуществиться за ней, вблизи стенки.) Отрыв пограничного слоя вызывается торможением потока вдоль стенки непосредственно за угловой точкой (в самой угловой точке замедление потока достигает бесконечного значения) это торможение обусловлено той же причиной, что и образование скачка. [c.202]

Взаимодействие ударной волны с пограничным слоем. Некоторым усложнением задачи в пограничном слое на пластине является введение при помощи граничных условий косого скачка уплотнения, падающего на пограничный слой и вызывающего отрыв потока. Хотя точное решение этой задачи неизвестно, тем не менее последняя может рассматриваться [c.160]

При воздействии сверхзвукового потока на щиток, находящийся на боковой поверхности конуса, перед ним возникает пространственный скачок уплотнения, который взаимодействует с пограничным слоем и вызывает его отрыв с образованием местной зоны циркуляционного течения и скачка уплотнения. Подробно такая структура течения описана в [10]. [c.170]

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]

Таким образом, при малой интенсивноспи окачка уплотнения картина течения во внешнем потоке мало отличается от картины, предсказанной теорией идеальной жидкости. Это отличие заключается в небольшом искривлении скачков уплотнения в области взаимодействия. Развитие пограничного слоя в этой области происходит под воздействием плавного повышения давления и описывается обычными уравнениями пограничного слоя. Однако в большинстве случаев на практике приходится иметь дело со скачками уплотнения, интенсивность которых такова, что возникает отрыв пограничного слоя. Хотя качественная картина [c.340]

Замечательная особенность явления взаимодействия заключается в том, что параметры потока вблизи точки отрыва не зависят от причины, вызвавшей отрыв, а зависят лишь от чисел Маха и Рейнольдса в невозмущенном потоке. Если числа Мо и R совпадают, то распределение давления вблизи точки отрыва оказывается одинаковым при взаимодействии пограничного слоя с падающим извне скачком уплотнения, со юкачком уплотнения, образующимся при обтекании вогнутой криволинейной стенки, [c.341]

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]

Если угол р д превышает некоторое критическое значение, то возникает отрыв пограничного слоя в месте его взаимодействия со скачком. Повышенное давление в точке отрыва передается вверх по потоку через дозвуковую часть пограничного слоя. Это приводит к перемещению точки отрыва в глубь сопла. Картина течения будет такая, как на рис. 4.6.1,6. От точки А на внутренней поверхности сопла поток отрывается и, проходя через скачок уплотнения Л Л, поворачивается на уголрсг- Далее поток присоединяется к поверхности дефлектора в точке В, в которой образуется второй скачок уплотнения ВВ. Ниже разделяющей линии тока АВ находится застойная зона ( жидкий клин ). За присоединенным скачком уплотнения с углом 0с2, вызванным поворотом потока на угол р<.2. на поверхность дефлектора будет действовать давление р . [c.328]

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]

Обширный обзор и правильное представление об отрыве потока, вызванном скачком уплотнения, а также о его влиянии на крылья и способах его предотвращения приведены в работе Пирси [2]. Холдер и Гэдд [3] исследовали взаимодействие ударной волны с пограничным слоем и связь с донным давлением. Фрэзер и др. [4] экспериментально исследовали отрыв потока в соплах при сверхзвуковых скоростях. Краткий обзор, посвященный отрыву газа с акцентированием внимания на гиперзвуковом диапазоне скоростей, был сделан Кауфл1аном и др. [5]. Так как практические аспекты проблемы отрыва выходят за рамки этой главы, заинтересованный читатель может обратиться к цитированной литературе. [c.231]

Аренс, Спиглер, Отрыв потока в перерасширепных ракетных соплах с коническим сверхзвуковым участком при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем. Ракетная техника и космонавтика, Xs 3 (1963). [c.290]

Результаты показывают, что для каждого значения М существует максимальное значение 1 Ь, выше которого данная теоркя не дает решения. Максимальное значение получено из условия, что при отрыве пограничного слоя достигается максимально возможный угол отклонения потока, соответствующий присоединенному косому скачку уплотнения. Так как пр малых значениях ИЬ становится существенным влияние взаимодействия пограничного слоя с косым скачком уплотнения, представляет интерес анализ Меккеля для больших чисел Маха, когда отрыв клиновидного типа возможен при довольно больших значениях 11Ь. [c.229]

Рассмотрим теперь взаимодействие скачка уплотнения с пограничным слоем при наличии градиента давления (пограничный слой на криволинейной стенке). Критический перепад в скачке уплотнения (т.е. неренад, нри котором возникает отрыв пограничного слоя) может зависеть от параметров потока перед скачком и параметров, определяюгцих состояние нограничного слоя, нодходягцего к месту на-дения скачка уплотнения. При сделанных выше предположениях относительно нограничного слоя, этими определяюгцими параметрами являются давление р1, плотность р и скорость [/1 во внешнем потоке перед скачком уплотнения градиент давления р 1 перед скачком уплотнения характерный размер пограничного слоя перед скачком уплотнения и характерная константа вязкости /л. [c.145]

I При числах Маха набегающего потока, больших критического Мкр> около обтекаемого тела развивается местная зона сверхзвуковых скоростей, которая обычно заканчивается скачком уплотнения. Скачок уплотнения, взаимодействуя с вязким пограничным слоем, во многих случаях вызывает отрыв потока от поверхности тела. Таким образом, при М > Мкр получаются дополнительные потери полного давления как в скачке уплотнения, так и в вызванной им аоне отрыва. Эти потери полного давления связаны с приростом сопротивления тела, который может быть весьма значительным. Попытка оценить порядок части сопротивления плоского профиля, связанной с потерями полного давления в скачке уплотнения при М > Мкр> была сделана Я. М. Серебрийским и С. А. Христиановичем (1944), получившими некоторую гипотетическую оценку роста волнового сопротивления. Была рассмотрена потеря количества движения в струйке газа, проходящей через прямой скачок уплотнения, при условии, что давление за скачком должно восстанавливаться до давления в набегающем потоке. Полученное выражение для волновых потерь в струйке было разложено в ряд по степеням (Мх — 1), где Мх — число Маха перед скачком. В связи с тем, что указанное разложение начинается с члена, пропорционального (М1— 1) , Я. М. Серебрийским и С. А. Хри- [c.100]

Рассмотрим отрыв ламинарного пограничного слоя на пластине в сверхзвуковом потоке, вызванный слабым скачком уплотнения. Обозначим через - время и координаты декартовой системы с началом на передней кромке, и, v - компоненты вектора скорости, р - плотность газа, р - давление, - число Маха, ц - динамический коэффициент вязкости, индексом оо пометим параметры набегающего потока. Пусть скачок падает в точку х = х р, а перепад давления характеризуется величиной где е = Re /, число Рейнольдса Re = р м х / —> < . Для т] = 0 1) в окрестности х возникает область свободного взаимодействия с протяженностью Дх = 0 е х р). Данный режим хорошо изучен с привлечением численных методов решения уравнений пограничного слоя с самоиндуцированным давлением. Установлено существование при умеренных зна- [c.39]

Представленные на рис. 2.21 данные иллюстрируют достаточно сложную картину течения. В начальной части канала реализуется как бы течение с косым скачком уплотнения, исходящим из передней кромки и обусловленным начальным пограничным слоем. Далее в шз по потоку возникает периодическая картина изменения газодинамических величин, связанная с отражением и взаимодействием скачков. Вследствие падения скачков на пограничный слой в окрестности сечегая х = 2ш стенке возникает отрыв потока на оси канала течение всюду является сверхзвуковым. [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...