Форма вихревого следа

Неточность решения (в связи с принятым предположением о стационарной форме вихревых следов за решеткой) приводит к наличию разности давлений в каждой точке разреза, в действительности равной нулю. [c.190]

ФОРМА ВИХРЕВОГО СЛЕДА [c.671]

В некоторых случаях, чтобы воспроизвести истинные условия обтекания отдельных деталей того или иного объекта, испытуемых в аэродинамических (гидродинамических) трубах или иа специальных стендах, требуются профили скорости специальной формы. (Например, при испытании отдельных элементов электрофильтров, батарейных циклонов, котлов, гребных винтов, помещаемых в вихревом следе за судном, н т. д.). Необходимые профили скорости в этом случае могут быть также созданы с помощью решеток, но специальных форм. [c.11]

Рис. 3.24. Схема (a), коэффициенты давления за выходной кромкой в зависимости от влажности i/o и формы кромок (б) и характеристики вихревого следа за выходными кромками в зависимости от степени влажности, расхода влаги в пленку (в) и расстояния от кромки (г) М[ = 0,8 (опыты К. Г. Георгиева,

Приводимые в настоящем параграфе характеристики вихревых следов за кромками получены инерционными зондами. Для заключения о рациональной форме выходной кромки следует привлечь данные, подтверждающие, что скругленная кромка создает более высокое разрежение (рис. 3.24,6) и более интенсивные пульсации параметров, чем плоскосрезанная (см. 3.2). Дисперсные характеристики плоскосрезанной кромки также оказываются более бла- [c.110]

Рассматриваемые результаты имеют принципиальное значение, так как показывают, что добавки ОДА в парокапельный поток низкой степени дисперсности в основном воздействуют на размеры крупных капель и вихревые следы за каплями и уменьшают их скольжение. Следует учитывать также, что в связи со снижением поверхностного натяжения в присутствии ОДА капли имеют более обтекаемую форму и коэффициенты сопротивления снижаются, так как точки отрыва паровой фазы смещаются по потоку, что особенно резко проявляется в ядре течения. В меньшей степени эти эффекты наблюдаются в пограничном слое, где коэффициенты скольжения в среднем выше, чем в ядре потока. Кроме того, вращение капель в пограничном слое изменяет структуру вихревого следа за каплями. [c.303]

Таким образом, классические лопастные вихревые теории дают наиболее надежные результаты для сильно нагруженных пропеллеров, для которых они и были первоначально разработаны. Для вертолетных же несущих винтов с малыми скоростями протекания такой упрощенный анализ недостаточен. Вследствие сложности структуры вихревого следа и форм реального винта этот анализ должен быть численным. Что касается приближенных формул Прандтля, то их простота оправ дывает использование фактора концевых нагрузок F r) или коэффициента концевых потерь В в тех случаях, когда более детальный расчет невозможен или не требуется. [c.98]

При расчете нагрузок индуктивные скорости в месте расположения лопасти обычно определяются по теории несущей линии, т. е. в одной точке по хорде профиля. При этом из-за сложности формы вихревой пелены для определения индуктивных скоростей требуется весьма большой объем вычислений. При использовании же нестационарной теории обтекания профиля требуется знать распределение индуктивных скоростей по хорде. Так, для получения нестационарных подъемной силы и момента (разд. 10.2) нужно знать коэффициенты Хо, и в разложении индуктивной скорости в ряд по косинусам. При этом для уменьшения объема вычислений желательно обойтись без расчета индуктивной скорости в нескольких точках по хорде. Ниже строится такая модель ближнего вихревого следа, в рамках которой для приемлемого расчета нестационарных нагрузок достаточно вычислить индуктивную скорость по теории несущей линии лишь в одной точке по хорде. [c.443]

Были опробованы различные модели вихревого следа. Интенсивные концевые вихри хорошо описываются с помощью прямолинейных вихревых отрезков, имеющих вязкое ядро конечных размеров (см. разд. 10,8), причем криволинейная форма вихревых нитей хорошо описывается ломаной из прямолинейных отрезков, соответствующих изменению азимута на 15—30°, Модель следа, в которой пелена вихрей, сходящих с внешней части лопасти, сворачивается в концевой вихрь, используется почти всеми авторами некоторые различия возникают при описании ядра вихря с целью устранения особенности индуктивной скорости в центре вихря. Моделирование же пелены продольных и поперечных вихрей, сходящей с внутренних сечений лопасти, отличается разнообразием. Эта часть пелены влияет гораздо слабее, чем концевые вихри, что открывает большие возможности выбора удовлетворительной по точности модели. Чаще всего применяется модель пелены в виде сетки дискретных вихрей, т. е. прямолинейные отрезки вихря используются, для моделирования не только концевых вихрей, но и пелены вихрей, сходящих с внутренних сечений лопасти (рис. 13.4). Такая модель пелены соответствует ступенчатому изменению циркуляции присоединенных вихрей лопасти как по радиусу, так и по ази- [c.655]

При приближении вращающейся лопасти несущего винта к вихревому следу предыдущей лопасти аэродинамические нагрузки на ней сильно меняются в зависимости от относительного положения следа и лопасти. Поэтому для определения переменных индуктивных скоростей и аэродинамических нагрузок в первую очередь нужно установить форму системы вихрей. При вращении лопасти с нее сходят как продольные, так и поперечные вихри. Далее элементы этих вихрей переносятся с местной скоростью воздушного потока, складывающейся из скорости невозмущенного потока и скорости, которую индуцирует на соответствующем элементе система вихрей винта. В предположении постоянства индуктивной скорости сходящая с вращающейся лопасти пелена вихрей имеет вид скошенной винтовой поверхности. На самом деле индуктивные скорости в разных точках пелены вихрей (как и на диске винта) существенно различны. Поэтому действительная форма пелены вихрей, определяемая путем интегрирования перемещений ее точек в неоднородном поле местных скоростей, существенно отличается от упомянутой идеальной пелены. На большом расстоянии вниз по потоку система вихрей винта стремится свернуться в два вихревых жгута, подобных концевым вихрям кругового крыла. Однако для определения нагрузок существенны деформации пелены только вблизи диска винта, и в особенности положение элементов концевых вихрей нри первом приближении их к последующей лопасти. Явление взаимодействия свободного вихря с лопастью не исчерпывается возникновением на лопасти соответствующих аэродинамических нагрузок. Лопасть в свою очередь влияет на вихрь, вызывая значительное изменение скорости [c.671]

В работе [L.9] разработан метод расчета деформаций вихревого следа. Модель следа учитывала до 10 продольных вихрей. Поперечные вихри не учитывались. Исследовалась лишь форма концевых вихрей. Шаг по азимуту составлял от Ai) = 15° до All = 30°. Расчет производился в течение 5 оборотов винта. Оказалось, что форма вихрей слабо зависит от радиуса ядра. Для уменьшения времени счета элементы вихрей разделялись на ближние и дальние. К первым относились все элементы, относительно которых в первой итерации было установлено, что они существенно влияют на индуктивную скорость в заданной точке пелены. Для ускорения счета в последующих приближениях при вычислении индуктивных скоростей учитывались только ближние вихри. В результате время, требуемое для определения формы свободных вихрей, уменьшилось на порядок. [c.679]

Изменение профиля цилиндра влияет различным образом. Были исследованы тела эллиптической и оживальной формы, а также пластинки, наклоненные к потоку. Как следует из п. 3, с обеих сторон тела всегда сходятся вихри почти одинаковой интенсивности, поэтому вихревой след за наклоненной пластинкой все же может быть аппроксимирован идеальной вихревой [c.373]

НО, путем установки разделительной пластины в создаваемый телом ближний след становится возможным помешать образованию вихревой дорожки, как это впервые было предложено в [4.131 (рис. 4.13). Назначение этой пластины состоит в том, чтобы подавить поперечное течение и таким образом и в целом успокоить течение в спутной струе. Качественно присутствие пластины оказывает влияние такого же рода, как удлинение тела в направлении течения, которое приводит к его приближению, с известной долей аппроксимации, к форме симметричной аэродинамической поверхности. Следуя этому подходу, становится понятным, почему удлиненные тела, ориентированные своим наибольшим размером параллельно основному потоку, проявляют тенденцию вызывать относительно узкие спутные струи большей частью без возбуждения существенного вихревого следа. [c.111]

Различают три формы разрушения вихревого следа. Первая связана с длинноволновой неустойчивостью и наблюдается в следе за самолетом с крылом большого удлинения [1]. Вторая форма - "взрыв" вихря она присуща следу за крылом как малого [2], так и большого удлинения [3]. Третья форма - естественное затухание следа в вязкой или турбулентной среде [4, 5]. [c.122]

Следует, однако, иметь в виду, что при изменении числа Re в широком диапазоне может происходить перестройка структуры потока при неизменных формах пограничных поверхностей (например, изменяются размеры вихревых зон, появляются местные зоны кавитации и т. п.). При этом могут измениться значения [c.173]

По форме уравнение (5-53) совпадает с (5-51). Однако следует помнить, что если в уравнении (5-51) значение константы одно и то же для всей движущейся жидкости, то в уравнении (5-53) значение постоянно лишь вдоль какой-нибудь линии тока или вихревой линии и может изменяться при переходе с одной из них на другую. Но если образовать поверхность, проведя через все точки какой-нибудь линии тока вихревые линии (рис. 50), ПО [c.110]

Первая форма уноса газа при постоянном числе Фруда наблюдается в тех случаях, когда числа кавитации х малы, и происходит следующим образом. Воздух из каверны поступает в области пониженного давления вихревых шнуров, образующихся в концевой части каверны из-за всасывания каверны под действием силы тяжести. Полость каверны при этом свободна от пены, поверхность каверны прозрачна. [c.213]

В этой связи подчеркнем, что газодинамические силы, возбуждающие колебания рабочих лопаток, пропорциональны плотности среды. Так как значительная часть влаги концентрируется в закро-мочных следах, то средняя плотность здесь максимальная и воз-Л1ущающие силы возрастают по сравнению с этими силами при перегретом паре. Учитывая важность проблемы эрозии рабочих лопаток, проанализируем дисперсные характеристики вихревых следов. Опытные данные К. Г. Георгиева [28] представлены в форме зависимостей среднемассовых и модальных йкгл диаметров капель, а также среднеквадратичных отклонений [c.111]

Сопоставляя приведенные данные, отметим, что в начальном участке вихревого следа происходит интенсивное дробление пленок и капель в дискретных вихрях, а затем реализуется частичная коагуляция капель. Одновременно осуществляется обмен каплями с ядром потока. Очевидно преимущество скругленных кромок большой толщины, обеспечивающих заметное уменьшение диаметров капель при Дкр>0,15. Влияние толщины и формы кромки на дисперсность в закромочном следе установлено в опытах Ю. И. Абрамова. Для решетки С-9012А было показано, что плоско срезанная кромка формирует капли максимальных размеров, а ступенчатая — минимальных. Однако, несмотря на активный процесс дробления за плоскосрезанной, ступенчатой и скругленной кромками, зрозионно-опасные капли в следе остаются при любой форме и размерах кромок. [c.112]

Предлагаемая вниманию читателей монография известного американского специалиста по вертолетам представляет собой наиболее полное на сегодняшний день изложение теории вертолета, включающее целую иерархию математических моделей аэродинамики, динамики, аэроупругости, управляемости и устойчивости движения вертолета. При изложении аэродинамики несущего винта много места отведено классическим схемам импульсной теории винта. Рассмотрены модели вихревой теории, которые допускают аналитическое решение, хотя бы приближенное. Впервые так полно излагаются теория обтекания лопасти нестационарным потоком с учетом повторного влияния вихревого следа и методы расчета шума, создаваемого вертолетом. Вопросы динамики лопастей несущего винта рассмотрены в книге весьма подробно вгОють до использования наиболее сложного представления движения дифференциальными уравнениями с периодическими коэффициентами. При исследовании динамики несущего винта и вертолета в целом автор, отступая от традиционной формы изложения, широко пользуется весьма уместным здесь математическим аппаратом теории автоматического управления. [c.5]

Таким образом, изменение общего шага дает те же нагрузки, что у эквивалентного однолопастиого винта с расстоянием между вихревыми следами йэкв = /г и относительной частотой ( o/Q) экв = со/Л/й. Отметим, что у однолопастного винта сдвиг по фазе между интенсивностями соседних слоев вихрей зависит лишь от одного параметра (w/Q), тогда как у Л/-лопастного винта —от двух параметров (Дг)) и w/Q). Поэтому интенсивность всех слоев будет изменяться в одной и той же фазе [при целочисленной величине ( o/Q) экв] только в том случае, когда колебательное изменение общего шага лопастей будет происходить с частотой, кратной NQ. Для безреакционной формы (Л//2-я форма, которая, как показано в разд. 8.4.1, может существовать лишь при четном числе лопастей) последовательные лопасти движутся одинаково, но в противоположных направлениях. Это соответствует сдвигу по фазе на 180°, так что, полагая Аг)з = я(й/(о), получим [c.461]

В работе [D.13] описывается экспериментальное исследование усиления изгибных колебаний модели лопасти несущего винта, в котором особое внимание уделялось изучению повторного влияния вихревого следа на аэродинамическое демпфирование таких колебаний по различным формам. Величина демпфирования махового движения лопасти на режиме висения определялась по ее вынужденным колебаниям при приложении моментов в плоскости взмаха и по переходным процессам. Получено хорошее соответствие с результатами теории Лоуи. Подтверждено получаемое расчетом уменьшение демпфирования гармоник с частотой, кратной частоте вращения винта, вследствие уменьшения определяющей нестационарную подъемную силу функции С. [c.466]

В теории винта для описания вихревого. следа используется ряд моделей. Модель следа, все элементы которого переносятся с одной и той же средней скоростью, называется линейной или жесткой. Если входящая в состав скорости переноса каждого элемента индуктивная скорость берется равной ее значению в точке диска винта в момент схода этого элемента, то получающийся след называется полу-жестким. Возможно, что после того, как угол ф превысит 2n/N (т. е. элемент вихря приблизится к следующей лопасти), было бы точнее вводить в состав скорости переноса среднюю по диску винта индуктивную скорость. Если каждый элемент вихря переносится с местной скоростью потока, в которую входит индуктивная скорость, вызываемая самим следом, то след деформируется (относительно идеализированного линейного следа), и тогда его называют свободным или нежестким. Деформация следа может быть определена как расчетом, так и экспериментально. При использовании в расчетах формы вихрей, взятой из эксперимента, часто говорят, что модель вихрей имеет предписанную форму. [c.673]

Проверкой практической корректности метода является и проведение серии расчетов с возрастающим числом вихрей п и уменьшающимся шагом по времени Дт. Оказалось, что не только характеристики несущих систем (нагрузки, аэродинамические коэффициенты), но и структуры вихревых следов в целом определяются с удовлетворительной точностью. Подтверждением последнего был и следующий численный эксперимент. Отрывное несимметричное обтекахше пластш1ы под углом атаки а = 90° после окончания переходного режима носит периодический характер. Формы следа, построенные последовательно через полпериода и период, оказались с достаточной точностью идентичными на протяже1гаи всего расчета. [c.353]

Следующие два рисунка показывают, как влияют на форму вихревой пелены устойчивость (рис. 17.5) и неустойчивость (рис. 17.6) режима. В первом случае после 5 + 7 итеращй вихревая структура определяется однознач1ю, во втором — неоднозначно даже при больших значениях i. Отметим, что расходимость процесса проявляется в большой степени в кормовых и в меньшей степени — в 1юсовых сечениях крыла (рис. 17.6). [c.376]

Когда крыло самолета ДвйжетСя в воздухе и ймееТ подъемную силу, оно оставляет позади себя вихревой след, вид которого зависит от формы крыла и на небольшом расстоянии от его задней кромки представляет собой совокупность двух вихревых жгутов одинаковой интенсивности и противоположного вращения. [c.118]

Задача о колебаниях произвольной решетки, как уже указывалось, решается проще всего (квадратурой) в квазистационарной постановке т. е. без учета вихревых следов в потоке за профилями. Вычисления, выполненные для решетки пластин, показали, что такое рассмотрение практически допустимо (вихревые следы мало влияют) в решетках большой густоты а также при малых частотах, если сдвиг фаз а О (С. М. Белоцерковский и др., 1961 Г. С. Самойлович, 1962 Д. Н. Горелов, 1964). Аналогично можно решить эту задачу, еслц принять другую модель вихревого следа за профилями в виде бесконечного разреза известной формы (Г. Ю. Степанов, 1962), стационарного или деформирующегося в соответствии с колебанием профиля. [c.140]

Высокочастотные возбуждения зависят от относительного движения решеток и других тел, находящихся в потоке, например крепежных элементов. Соответствующие силы связаны с неоднородностью потока и относительно просто находятся в квазистационарной постановке для потенциального обтекания решеток и других систем тел (Л. А. Дорфман, 1947 Г. Ю. Степанов, 1962 В. П. Вахомчик, 1962). Однако неоднородности в потенциальном потоке быстро затухают (для решеток как экспонента расстояния между ними) и, как правило, не могут быть основной причиной возбуждения. Главную роль играют вихревые следы в набегающем потоке форма и интенсивность которых определяются вязкостью жидкости и турбулентностью потока. В пределах решетки эти следы допустимо> рассматривать как вихревые неоднородности в потоке невязкой жидкости. При малой неоднородности определение ее влияния сводится известным образом, как в задаче о крыле в вихревом порыве , к учету дополнительной скорости деформации профиля в однородном потенциальном потоке (Г. С. Самойлович, 1961, 1962). При большой неоднородности и с учетом взаимодействия решеток эта задача очень сложна известны некоторые экспериментальные исследования в квазистационарной постановке и одномерные оценки сил по максимуму. [c.143]

Рассмотренные здесь двухслойные течения с разнонаправленными потоками в слоях представляют большой интерес. В океане такая ситуация может появиться при наличии придонных противотечений. В этом случае топографический вихрь будет иметь форму вихревой линзы, сосредоточенной около поверхности раздела слоев. Для определения расположения волнового следа в этом случае необходимо знать направление вектора групповой скорости бароклинных волн Россби. В этом случае в одном из слоев волновой след будет располагаться не за горой по потоку, а перед ней вверх по потоку, т. е. в этом слое поток начинает реагировать на подводную гору до того, как достигнет ее. Для таких течений понятие восточного и западного течения теряет всякий смысл. В этом случае использовать средние значения скорости по вертикали U z) и частоты Вяйсяля-Брента N z) нельзя, т. к. можно получить неверные выводы. [c.667]

В следующих пяти разделах своей диссертации Грёбли рассматривает движения трех вихрей, когда какое-нибудь простое свойство вихревого треугольника остается инвариантным. Таким образом, твердотельные движения , в которых форма и размер вихревого треугольника остаются постоянными, описаны в разделе 9. Десятый раздел посвящен самоподобным движениям , при которых инвариантной остается форма вихревого треугольника, но не его размер. В разделе 11 предполагается, что треугольник остается равносторонним. И, наконец, раздел 12 рассматривает случаи, когда три вихря движутся по параллельным линиям. [c.698]

Из сравнения (2. 7. 17) с формулой для коэффициента сопротивления сферического нузырька (2. 3. 32) видно, что деформация его поверхности увеличивает сопротивление пузырька потоку жидкости пропорционально (в гинейном приближении) числу We. С ростом числа We форма поверхности пузырька может значительно отклоняться от сферической. Экспериментальные исследования [24] показывают, что в этом случае за пузырьком обра зуется гидродинамический след, в котором происходят вихревые течения жидкости (рис. 19). Теоретический анализ движения больших газовых пузырьков в жидкости очень сложен. Однако, используя упрощенную модель такого течения, можно определить соотношение, связывающее скорость подъема пузырька с радиусом кривизны его поверхности вблизи точки набегания потока. Эта задача впервые была решена в работе [24]. Рассмотрим носта-новку и решение этой задачи. Выберем систему координат так, как это показано па рис. 20. Предположим, что верхняя поверхность пузырька является сферической с радиусом кривизны Я. Нижнюю поверхность пузырька будем считать плоской. [c.69]

Имея в виду все эти особенности вихревого и безвихревого турбулентного движений, мы будем в дальнейшем для краткости называть область вихревого турбулентного движения просто областью турбулентного двио/сения или турбулентной областью. В следующих параграфах будет рассмотрена форма этой области для различных случаев. [c.209]

В определениях понятия турбулентность , сформулированных разными авторами, в той или иной степени отражаются рассмотренные выше особенности турбулентного движения. Дж. И. Тейлор и Т. Карман /287, 371/ дают следующее определение турбулентности Турбу-лентность - это неупорядоченное движение, которое в общем случае возникает в жидкостях, газообразных или капельных, когда они обтекают непроницаемые поверхности или же когда соседние друг с другом потоки одной и той же жидкости следуют рядом или проникают одн[н в другой . И. О. Хинце несколько уточняет определение турбулентности /253/ Турбулентное движение жидкости предполагает наличие неупорядоченного течения, в котором различные величины претерпевают хаотическое изменение во времени и по пространственным координатам и при этом могут быть выделены статистически точные их осред-ненные значения . Р. Р. Чуг аев дает такое определение /256/ Движение турбулентное - движение кидкости, при котором частицы жидкости перемешиваются по случайным неопределенно искривленным траекториям, имеющим пространственную форму при этом движение траекторий частиц, проходящих в разные моменты времени через неподвижную точку пространства, имеют различный вид данное движение носит беспорядочный, хаотичный характер и сопровождается постоянным как бы поперечным перемешиванием жидкости, причем это движение характеризуется наличием пульсаций скорости и пульсаций давления . В терминологии АН СССР Гидромеханика /10/ определение турбулентного движения дается так Турбулентное движение - движение жидкости с пульсацией скоростей, приводящей к перемешиванию ее часггиц . Более емким является определение, данное М. Д. Миллионщи-ковым Турбулентный режим - это статистически упорядоченный обмен, вызванный вихревыми образованиями различного масштаба /148/. [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...