Сопротивление при обтекании тел вязкой жидкостью

Из опыта известно, например, что сила сопротивления при обтекании тела вязкой жидкостью зависит от нескольких параметров, а именно от скорости, вязкости жидкости, поперечных размеров тела [c.132]

Сопротивление при обтекании тел вязкой жидкостью [c.158]

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ОБТЕКАНИИ ТЕЛ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТЬЮ 159 [c.159]

При обтекании тела потоком вязкой жидкости йа него действует аэродинамическая сила Р (фиг. 5-20). В случае плоского обтекания эту силу представляют двумя составляющими и Ру где —сила лобового сопротивления и Ру — подъемная сила. [c.145]

Процесс теплообмена при ламинарном продольном обтекании тела вязким (ПОТОКОМ играет важную роль во многих технических устройствах. Поэтому выявление зависимости теплоотдачи и гидродинамического сопротивления от изменения физических параметров жидкости с температурой при продольном обтекании тела вязким потоком давно служит предметом теоретических и экспериментальных исследований. [c.237]

Сопротивление трения. При небольших скоростях потока Re < 100), когда в пограничном слое имеется ламинарный режим течения, жидкость плавно (безотрывно) обтекает тело линии тока имеют такой же вид, как и при обтекании идеальной жидкостью. В качестве примера снова рассмотрим обтекание шара. Мы уже выяснили раньше (см. рис. 10.19), что при обтекании шара идеальной жидкостью результирующая сил давления на поверхность шара ввиду симметрии линий тока равна нулю. По этой же причине результирующая сил нормального давления на поверхность шара будет равна нулю и в случае ламинарного обтекания вязкой жидкостью. [c.299]

Критерии подобия имеют важное значение не только при теоретических, но и при экспериментальных исследованиях течений вязкой несжимаемой жидкости. Если необходимо определить силу сопротивления R, действующую на тела одинаковой формы при обтекании нх потоком несжимаемой вязкой жидкости, то целесообразно ввести безразмерный коэффициент этой силы (безразмерную силу сопротивления) [c.561]

Картину полного обтекания мы получили в предположении, что силы вязкости в жидкости отсутствуют. Если же от этого предположения отказаться, то картина обтекания тел существенно изменяется. Как было показано в 125, слой вязкой жидкости, прилегающий к твердой стенке, прилипает к ней. Следующие слои потока скользят друг относительно друга с возрастающей скоростью, вследствие чего между слоями жидкости возникают силы вязкости.,При этом на каждый слой жидкости со стороны соседнего слоя, более удаленного от стенки, действует сила вязкости в направлении потока, а со стороны слоя, более близкого к стенке, — сила вязкости, направленная навстречу потоку. В результате наряду с силами вязкости, действующими между соседними слоями жидкости, возникают также силы трения, действующие на поверхность обтекаемого тела со стороны прилегающего к ней слоя жидкости. Результирующая этих сил трения называется сопротивлением трения. [c.547]

К случаю медленного течения в очень вязкой жидкости все изложенные в последних параграфах представления неприменимы, так как силы вязкости играют существенную роль не только вблизи тела но и на значительном расстоянии от него. В этом случае уже нельзя выделить тонкий пограничный слой, а весь остальной поток рассматривать без учета сил вязкости. Вследствие этого и вся картина обтекания тела медленным потоком вязкой жидкости, и механизм возникновения лобового сопротивления будут совершенно иными. Силы вязкости тормозят движение не только ближайших, но и далеких слоев жидкости. Сопротивление при этом оказывается пропорциональным первой степени скорости, аналогично силам, действующим на стенки трубы со стороны медленно текущей в ней жидкости ( 125). [c.551]

При малых числах Рейнольдса, когда силы вязкости оказывают основное влияние на течение, расчет сопротивления производится иным способом. Для небольших скоростей обтекания тел малых размеров вязкой жидкостью [c.87]

В технике большое значение имеет теплообмен при больших числах Re. В связи с этим в гидродинамике и теплообмене вязкой жидкости важное место занимает теория пограничного слоя. В настоящее время методы пограничного слоя хорошо разработаны для несжимаемой жидкости и сжимаемого газа. Получены решения ряда задач о теплообмене и гидравлическом сопротивлении при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах и соплах, задач о распределении скорости и температуры в неизотермических струях и ряда других задач. Наибольшее (распространение методы пограничного слоя получили при решении задач теплообмена и сопротивления при внешнем (безотрывном) обтекании тел. [c.11]

Как известно, при установившемся обтекании произвольного тела вязкой несжимаемой жидкостью сопротивление тела будет равно нулю, если течение является непрерывным и потенциальным. Для того чтобы обеспечить потенциальность течения, точки поверхности тела должны перемещаться специальным образом. При этом, в отличие от случая плоской пластины, подвижная поверхность будет совершать положительную работу над жидкостью, сообщая ей механическую энергию. Эта энергия рассеивается в вязком потоке, превращаясь в тепло. [c.89]

Существует общее мнение, что при достаточно малых числах Рейнольдса величина силы, действующей на твердую частицу произвольной формы при обтекании ее потоком вязкой жидкости, прямо пропорциональна как вязкости жидкости, так и величине скорости свободного потока. Этот результат следует из элементарного анализа размерностей уравнений движения и граничных условий. Но рассмотрение, основанное на анализе размерности, не дает информации о связи между направлениями вектора скорости набегающего потока U и вектора гидродинамической силы F. Эти векторы в общем случае не параллельны, так как тело испытывает не только действие силы сопротивления, параллельной скорости набегающего потока, но и поперечных (подъемных) сил перпендикулярных набегающему потоку. Для частицы, падающей в гравитационном поле, влияние этих сил может вызвать дрейф частицы в боковом направлении. [c.184]

Проблема движения вязкой жидкости вблизи плохо обтекаемого тела представляет одну из наиболее сложных и до сих пор нерешенных проблем нелинейной механики жидкости. Роль конвективных членов, представляющих нелинейность в уравнениях Навье — Стокса, в создании зон замкнутых обратных токов, в явлении неустойчивости этих зон, начиная с некоторого критического рейнольдсова числа обтекания тела, отрыва их от тела и схода в область следа будет, вероятно, еще долго привлекать внимание исследователей. Велико прикладное значение этой проблемы. Такие важные технические задачи, как автоколебания цилиндрических тел в равномерных однородных потоках жидкостей и газов, звучание струн в потоках (эоловы тоны), использование обратных токов в следе за телом для стабилизации пламени в камерах горения, и ряд других близких по своей гидродинамической сущности проблем упираются в необходимость изучения динамических явлений в кормовой области плохо обтекаемых тел. Основная проблема сопротивления движению тел плохо обтекаемой формы в жидкостях и газах при малых и средних значениях рейнольдсовых чисел также остается до сих пор нерешенной. [c.509]

Сопротивление тела произвольной формы складывается из сопротивления давления и сопротивления трения. Сопротивление давления при наличии пограничного слоя изменяется, во-первых, из-за оттеснения линий тока. Однако это сопротивление не связано непосредственно с вязкими потерями и может быть компенсировано путем исправления контура тела на толщину вытеснения. Во-вторых, сопротивление давления может измениться от того, что в пристеночном слое на криволинейной поверхности инерционные центробежные силы будут различными в случае распределения скорости и плотности, соответствующих течению идеальной жидкости, и в случае распределения скорости и плотности, соответствующих пограничному слою. Это изменение давления дает вклад в потери импульса в сопле и может быть названо вязким изменением давления. Рассмотрим влияние этих факторов на примере течения в сопле, хотя выводы останутся справедливыми и для случая внешнего обтекания тела. [c.119]

Выше мы говорили о том, что сила трения зависит от скорости движения. Причины этого кроются в характере обтекания тел жидкостью при различных скоростях. При малых скоростях движения тела в жидкости происходит плавное его обтекание жидкостью — ламинарное движение. При этом тело испытывает силу вязкого трения. С увеличением скорости движения в жидкости появляются завихрения (турбулентное движение). При турбулентном движении сопротивление сильно возрастает оно пропорционально квадрату скорости и квадрату линейных размеров тела. [c.42]

Сопротивление движению жидкости возникает при движении реальной жидкости вследствие наличия сил вязкого трения. Коэффициент трения f показывает, какую долю от перепада давлений, необходимого для увеличения скорости несжимаемой жидкости от О ДО Wo, составляет напряжение сдвига (трения) у поверхности тела (обычно используют при внешнем обтекании тел) [c.300]

Решение задачи о сопротивлении тела в потоке вязкой жидкости при безотрывном обтекании сводится к установлению распределения сил трения вдоль обтекаемых поверхностей тела, а следовательно, к расчету пограничного слоя. [c.238]

Как можно заключить из предыдущих параграфов, картина явлений, имеющих место при обтекании тел вязкой жидкостью, довольно сложна, а теоретически определить силу сопротивления в большинстве случаев пока еще просто невозможно. Поэтому приходится эксперимептально определять силы, действующие на тело в потоке. [c.387]

Перенеся распределение давлений с участков ABD и A D невращающегося цилиндра и учитывая указанные изменения величин падения давления, получим для вращающегося цилиндра распределение давлений, примерно изображенное на рис. 346. Легко видеть, что результирующая этих сил давления имеет вертикальную составляющую. Таким образом, в то время как покоящийся цилиндр испытывает при обтекании потоком вязкой жидкости только лобовое сопротивление, вращающийся цилиндр при тех же условиях испытывает не только лобовое сопротивление, но и подъемную силу. При этом, как указывалось выше ( 130), возникновению подъемной силы должно сопутствовать отклонение вниз потока, обтекающего тело на рис. 345 это хорошо видно, [c.562]

Возникновение этих составляющих обусловлено существованием пограничного слоя на поверхности тел при обтекании их вязкой жидкостью. Причины появления силы трения и методика расчета ее величины были изучены в гл. 15. Сила лобового сопротивление давления Ях д возникает вследствие взаимодействия пограничного слоя с внешним потоком. Для простоты, рассмотрим обтекание симметричного профиля при нулевом угле атаки. При обтеканиц его идеальной жидкостью сила сопротивления давления, действующая на переднюю часть профиля Ях дп, полностью уравновешивается силами давления тяги, действующими на кормовую часть профиля дк и сопротивление давления равно нулю. [c.347]

При обтекании тела со скругленными кромками идеальной жидкостью на теле имеются две точки (критические точки), в которых скорость равна нулю, а давление достигает максимального значения. Следовательно, при движении жидкости вдоль поверхности тела давление сначала падает, а затем вновь возрастает, т. е. при обтекании тела обязательно возникают диффузорные участки р1йх > 0). При обтекании тела реальной, т. е. вязкой, жидкос-стью в диффузорной области в той или иной точке может возникнуть отрыв пограничного слоя от твердой стенки. Отрыв обычно приводит к нежелательным последствиям возрастанию сопротивления и появлению нестационарных аэродпнамических сил, вызывающих вибрацию конструкции. В связи с этим большое практическое значение имеет оценка возможности безотрывного обтекания и установление режимов, при которых появляется отрыв. [c.181]

В потоке вязкой жидкости на поверхности тела, как мы знаем, действует касательная сила, тянущая тело по потоку. Даже если обтекание вязкой жидкостью и безотрывное, как мы наблюдали в опытах (см. рис. 312, а), то, несмотря на симметрию потока, все равно имеет место сила лобового сопротивления, слагающаяся в O HOBF .I из касательных сил вязкости, примерное распределение которых схематически показано на рис. 313. Картина принципиально изменится при отрыве потока вязкой жидкости. Здесь, кроме касательных сил, возникающих вследствие вязкости, существенную роль будет играть перераспределение сил давления вследствие отрыва потока, благодаря чему возникает результир ующая сита давления, действующая по потоку. При большой скорости (вернее, При большом значении числа Re) преобладают силы, возникающие вследствие перераспределения давления у поверхности тела. [c.385]

Экспериментальное значение коэффициента сопротивления пластины, поставленной нормально к потоку, может достигать значений G = 2. Следует, однако, иметь в виду, что структура течения в ближнем следе, а значит, и давление на тыльной стороне обтекаемого тела существенно зависят от числа Рейнольдса. По рис. 10.2 можно проследить характер изменения структуры потока за сферой при изменении Re от 9,15 до 133, а по рис. 10.7 — за цилиндром при Re == 0,25. .. 57,7. Но возможны и другие конфигурации потока. Они в значительной степени определяются также формой и положением обтекаемого тела. Так, например, при обтекании цилиндрических тел крылового профиля при малом угле атаки (см. рис. 8.30, а) возможно практически безотрывное течение, при котором форма линий тока для вязкой жидкости близка к форме этих линий для идеальной жидкости. Но при возрастании угла атаки увеличиваются положительные градиенты давлений на выпуклой части поверхности профиля и это в итоге приводит и отрыву пограничного слоя, который быстро сверты- [c.391]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

Напр., установившееся обтекание тела произвольной формы (самолёт, подводная лодка) потоком несжимаемой вязкой жидкости определяется (при скоростях, не близких к скорости звука) характерным размером тела I, скоростью у неаозмущённого потока далеко впереди тела и кинематич. коэффициентом вязкости жидкости V. Т. к. в системе СИ V измеряется в л1 /с, т. е. его размерность выражается через размерности I и у, то из трёх размерностей определяющих параметров м, м/с, м с лишь две независимые. Т. о., в = 3, А = 2, в — А = 1, т. е. имеется лишь один безразмерный критерий подобия — Рейнольдса число Яе — иИ. Все безразмерные параметры, характеризующие обтекание тела, являются ф-циями этого критерия, напр. безразмерные аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления С а и подъёмной силы Су . Если эти коэф. определяются путём испытания моделей в аэро-динамич. трубах или гидротрубах, то необходимо, чтобы величина Яе при испытаниях модели, геометрически подобной натурному объекту, была такой же, как при движении натурного объекта. [c.669]

Однако, оказалось, что действительные соотношения значительно сложнее, о чем, впрочем, можно уже было предполагать иа основании изломленного в предыдущем номере. Именно, выяснилось, что долго господствовавшее мн ние о зависимости коэфициента сопротивления только от геометрической формы тела и его положения оправдывается в широкой мере исключительно для тел, полное сопротивление которых состоит почти из одного только сопротивления давления и у которых характер обтекания (места отрывания жидкости) предопределяется острыми краями (например пластинка, поставленная перпендикулярно к направлению течения). Во всех же остальных случаях, именно, когда кроме сопротивления давления большую или меньшую роль играет также сопротивление трения или даже сопротивление деформации (в случае очень вязкой жидкости или при очень малых размерах или скоростях тела), коэфициент сопротивления зависит не только от рода жидкости, но и от скорости и размеров тела. Причина этого заключается в том, что геометрическое подобие oбтeкae sыx тел ни в коем случае еще не означает геометрического подобия течений, т. е. механического подобия. [c.111]

В случае безвихревого обтекания тела конечного размера безграничным потоком идеальной жидкости сопротивление давлений, а следовательно, и профильное сопротивление равны нулю это составляет содержание парадокса Даламбера. В реальной вязкой жидкости парадокс Даламбера не имеет места. Основное свойство пограничного слоя передавать без искажений на поверхность крыла давления внещнего, безвихревого потока может навести на мысль, что парадокс Даламбера для движений с пограничным слоем сохраняет по отнощению к сопротивлению давлений свою силу. Действительно, если бы распределение давлений во внешнем потоке в точности совпадало с тем, которое получается при безотрывном обтекании кр ыла идеальной жидкостью, то сопротивление давлений равнялось бы нулю. Однако на самом деле это ие так. Лииии тока вследствие подтормаживающего влияния стенки, оттесняются от поверхности крыла такое искажение картины течения приводит к нарушению идеального расиределения давлений по поверхности крыла. [c.772]

ЛАМЕ ПОСТОЯННЫЕ, величины, характеризующие упругие св-ва изотропного материала (см. Модули упругости, Гука закон). Названы по имени франц. математика Г. Ламе (G. Lame). ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ (от лат. lamina — пластинка, полоска), упорядоченное течение жидкости или газа, при к-ром жидкость (газ) перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения. Л. т. наблюдается или у очень вязких жидкостей, или при течениях, происходящих с достаточно малыми скоростями, а также при медленном обтекании жидкостью тел малых размеров. В частности, Л. т. имеют место в узких (капиллярных) трубках, в слое смазки в подшипниках, в тонком пограничном слое, образующемся вблизи поверхности тел при обтекании их жидкостью или газом, и др. С увеличением скорости движения данной жидкости Л. т. в нек-рый момент переходит в турбулентное течение. При этом существенно изменяются все его св-ва, в частности структура потока, профиль скоростей, закон сопротивления. Режим течения жидкости характеризуется Рейнольдса числом Re. Когда значение Re меньше критич. числа имеет место Л. т. жидко- [c.343]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...