Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток

Области пограничного слоя и внешнего потока, хотя н рассматриваются в расчете отдельно, не являются изолированными и границу между ними можно провести лишь с определенной степенью условности. В некоторых задачах необходимо учитывать обратное влияние пограничного слоя на внешний поток, граничные параметры которого входят в расчетные соотношения пограничного слоя. [c.357]

Согласно идее Прандтля, внешняя скорость V х), входящая в уравнение (11), считается заданной, заранее рассчитанной по теории плоского безвихревого обтекания тела идеальной несжимаемой жидкостью (гл. V). В такой постановке задачи предполагается, что пограничный слой по всему контуру обтекаемого тела настолько тонок, что его искажающее влияние на внешний поток пренебрежимо мало. Можно сказать, что при этом не учитывается обратное влияние пограничного слоя на внешний безвихревой лоток. В некоторых случаях (плавное обтекание удобообтекаемых тел) такое пренебрежение обратным влиянием пограничного слоя на внешний поток [c.445]

В области течения, описываемого параболическими уравнениями, влияние начального профиля скоростей вверх по потоку не могло бы иметь места. Только благодаря существованию внешнего безвихревого потока, описываемого уравнениями эллиптического типа, и ранее упомянутому эффекту обратного влияния пограничного слоя на внешний поток в этой смешанной области действия уравнений параболического и эллиптического типов иногда приходится наблюдать влияние начального профиля на области пограничного слоя, расположенные вверх по течению относительно начального сечения (см. далее 118). [c.446]

Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток на этапе развивающегося и перемещающегося отрыва станет заметным и приведет к появлению времени в числе аргументов скорости внешнего потока. Пользуясь сравнительной малостью продолжительности разгона и вводя время в определение толщины пограничного слоя, можно искать решение задачи в виде ряда по степеням времени, сходимость которого при достаточно малых i обеспечена. Это обстоятельство также облегчает решение. [c.516]

ОБРАТНОЕ ВЛИЯНИЕ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА ВНЕШНИЙ ПОТОК [c.615]

Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток [c.615]

Чтобы разобраться в природе обратного влияния пограничного слоя на внешний поток и, в частности, в причинах искажения теоретического распределения давлений в безвихревом обтекании крылового профиля идеальной жидкостью, сравним какую-нибудь действительную линию тока (рис. 245, а, сплошная линия), приходящую в точку М данного сечения пограничного слоя, и показанную на рис. 245, а пунктиром линию тока [c.617]

Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток поддается не только качественному объяснению, но и количественной оценке. Поскольку в дальнейшем это не приведет к большому усложнению, будем считать жидкость не голько вязкой, но и сжимаемой. [c.641]

Доказанная только что теорема об обратном влиянии пограничного слоя на внешний поток и основанный на ней метод введения поправок на теоретическое распределение давлений устраняет недостаток формул, предложенных в 98 и 99 для расчета элементов турбулентного пограничного слоя, и позволяет с успехом вычислять сопротивление трения. [c.645]

В частности, явлением кризиса обтекания объясняется наблюдаемый факт резкого различия между максимальными значениями с щах коэффициента подъемной силы крыла, полученными при лабораторных исследованиях в аэродинамических трубах (сравнительно малые рейнольдсовы числа) и на самолете (большие рейнольдсовы числа). Известно, что коэффициент подъемной силы Су растет с углом атаки а до некоторого критического значения акр, при котором достигает своего максимального значения (рис. 213). Отход Су от линейной зависимости от а объясняется утолщением пограничного слоя в кормовой (диффузорной части) слоя и тем самым усилением обратного влияния пограничного слоя на внешний безвихревой поток. Это влияние приводит к значительному искажению внешнего потока и тем самым к нарушению теоретически предсказываемой в значительно более широком интервале углов атаки линейности зависимости с у (а). [c.542]

Пограничный слой не только управляется внешним потоком, но и оказывает на него обратное влияние. Строго говоря, даже нельзя задавать наперед распределение давлений или скоростей во внешнем потоке, так как это распределение в свою очередь зависит от развития пограничного слоя, а следовательно, является функцией рейнольдсова числа, шероховатости поверхности и других факторов однако практически, если тело обтекается без срывов и рейнольдсовы числа достаточно велики, то пренебрежение обратным влиянием пограничного слоя на распределение давлений и скоростей во внешнем потоке оказывается допустимым. Обратное влияние пограничного слоя на внешнее обтекание проявляется особенно сильно на участках пограничного слоя, где слой наиболее толст, например вблизи точки отрыва. [c.616]

Изложенные в настоящем параграфе соображения о простейшем приеме учета обратного влияния пограничного слоя на внешний безвихревой поток были высказаны в предположении о несжимаемости жидкости. Легко убедиться, что аналогичный прием может быть применен и в случае пограничного слоя в сжимаемой жидкости — в потоке газа с до- или сверхзвуковыми скоростями. Достаточно повторить все те же рассуждения, заменив лишь [c.619]

Задачи этого рода приобретают особо важное значение в условиях сверхзвуковых, а еще больше, гиперзвуковых потоков, в которых увеличение роли обратного влияния пограничного слоя на внешний невязкий поток а, следовательно, и усиление взаимодействия между ними обусловливается сравнительно большой толщиной области гиперзвукового пограничного слоя. Причиной этой особенности гиперзвукового пограничного слоя является расширение газа при тех высоких температурах, которые обычно возникают в движениях с большими числами Маха, и сопутствующее этому расширению уменьшение плотности газа, а тем самым и уменьшение числа Рейнольдса, что влечет за собой увеличение роли вязкого трения на поверхности тела. [c.700]

Основное значение асимптотических методов не сводится только к учету обратного влияния пограничного слоя на внешний невязкий поток, выражаюш,егося в искажении внешнего потока за счет оттеснения линий тока в нем от твердой поверхности, обусловленном подтормаживающим влиянием твердой стенки (вспомнить 105). Особо важно, что эти методы раскрывают природу других весьма важных физических явлений в сверхзвуковом пограничном слое, одним из наиболее существенных из которых является противоречащая, на первый взгляд, гиперболическому и параболическому характеру уравнений движения во внешней и внутренней областях пограничного слоя возможность распространения возмущений вверх по потоку. Механизм этого распространения становится ясным и получает количественное определение благодаря рассмотрению расположенной непосредственно на твердой поверхности подобласти малых скоростей, свободно пропускающей волны возмущений вверх по потоку. Этот эффект носит наименование свободного взаимодействия, а область пограничного слоя, где он имеет место,— области свободного взаимодействия. [c.702]

Понятие пограничного слоя основано на предположении, что поток в пограничном слое, а также возрастание или уменьшение толщины пограничного сдоя полностью определяются скоростью и распределением давления в невязком внешнем потоке. Другими словами, предполагается, что поток вне пограничного слоя влияет на развитие пограничного слоя, но нет обратного влияния пограничного слоя на основной поток. [c.63]

СЛОЯ на внешний поток. Это обратное влияние заметно искажает общую картину обтекания тела и не позволяет задавать наперед внешнее распределение давления. Только задачи слабого взаимодействия, соответствующего безотрывному течению, поддаются расчету что же касается сильного , сопровождающегося отрывом взаимодействия, то оно до сих пор представляет непосильную задачу. Особенно сложны нестационарные явления попеременного отрыва турбулентного пограничного слоя то с одной, то с другой стороны плохообтекаемого тела (автоколебания фабричных труб, перископов подводных лодок и др.) или со стенок плоского диффузора. [c.765]

Уравнения (8.108) и (8.109) можно решить относительно координаты точки отрыва, если известно U (х) и в результате расчета пограничного слоя найдены б (х) или б (х). При этом, однако, интервал значений л , на котором определяются эти функции, должен включать и значение х тр, определяющее точку отрыва. Но вблизи нее линии тока сильно отклоняются от поверхности тела, а пограничный слой настолько утолщается, что уже нельзя не учитывать его обратное влияние на внешний поток. Распределение давления по поверхности тела вблизи точки отрыва и за ней резко отличается от теоретического, и последнее становится непригодным для использования в расчете пограничного слоя. Поэтому при расчетах обтекания тел с отрывами применяют экспериментальные кривые распределения давления по поверхности тела, по ним устанавливают вид функции U (х) и используют ее для определения параметров пограничного слоя. [c.353]

Для расчета пограничного слоя на профиле решетки необходимо определить распределение скорости невязкой жидкости ги1 = т(5), которое используется как скорость внешнего потока Ид=Мд(5) по отношению к пограничному слою. Для определения т (з) следует решить прямую задачу теории решеток в потоке невязкой жидкости. Затем производится расчет пограничного слоя, который, строго говоря. следует рассматривать как первое приближение ввиду обратного влияния наличия пограничного слоя на распределение скорости внешнего потока. Как уже отмечалось, при безотрывном обтекании это влияние эквивалентно утолщению заданных профилей на толщину вытеснения 8 . Принципиально подобное уточнение всегда можно просто выполнить, используя, в частности, методы 21. Поскольку при реальных числах Рейнольдса и безотрывном обтекании толщина вытеснения очень мала, указанное уточнение обычно не производится. Гораздо существеннее влияние возможного отрыва потока, наличие которого в первом же приближении учитывается в распределении скорости вблизи выходной кромки, точнее всего в струйной модели. Возможность отрыва потока на других участках профиля проверяется в процессе проведения расчета. Следует отметить, что известные методы не позволяют достаточно надежно рассчитать поток при наличии отрыва, и им либо просто пренебрегают, либо строят соответствующее струйное течение невязкой жидкости с последующим применением на границе этого течения теории турбулентной струи. [c.395]

Методы расчета ламинарного пограничного слоя в газовом потоке больших до- и сверхзвуковых скоростей, изложенные в предыдущих параграфах настоящей главы, были выдержаны в стиле классической теории пограничного слоя распределение давления во внешнем безвихревом невязком потоке считалось заданным наперед, а обратное влияние пограничного слоя на внешний поток, даже в случаях таких очевидных нарушений предпосылок теории Прандтля, которые имели место в предотрывной области, где поперечные размеры и скорости в пограничном слое теряют свою сравнительную малость, не принималось во внимание. [c.700]

С этой точки зрения полезно вернуться к рассмотрению распределений давлений по симметричному крыловому профилю, показанных на рис. 67 гл. V. Если на пятнадцатипроцентном профиле экспериментальные точки (крестики) вблизи хвостика лишь слабо отходят от расчетной теоретической кривой, то на сорокапроцентном профиле отклонения измеренных (на рисунке — точки) давлений от рассчитанных уже очень велики. Особенно разительно сказывается обратное влияние пограничного слоя на внешний поток в случае плохо обтекаемых тел. Для иллюстрации этого факта достаточно вспомнить кривые распределения давления по круглому цилиндру, [c.639]

Среди граничных условий для уравнений (15) или, что то же, (16), следует обратить особое внимание на последнее, виражающее задание профиля скоростей в некотором сечении пограничного слоя. Согласно общей теории диффереициальньг С уравнений в частных производных, решение уравнений параболического типа при заданных граничных условиях определяется только в области течения, расположенной вниз по потоку за этим сечением, что позволяет назвать само сечение и профиль скоростей в нем начальными . В областях течения, описываемых параболическими уравнения.ми, влия1ше начального профиля скоростей вверх по потоку не могло бы иметь места. Только благодаря существованию внешнего безвихревого потока,, описываемого уравнениями эллиптического типа, да, кроме того, эффекту обратного влияния пограничного слоя на внешний поток, 1 этой смешанной области действия уравнений параболического и эллиптического типов иногда приходится наблюдать влияние начального профиля на области пограничного слоя, расположенные вверх по течению относительно начального сечения. [c.562]

Не приводя таблиц, помещенных в цитированной работе Террилла, удовольствуемся сводным графиком двух представляющих наибольший интерес величин б (х) и (dul y)y o (рис. 198). Как видно из рисунка, безразмерная толщина потери импульса б монотонно возрастает от некоторого начального значения в лобовой критической точке, равного, примерно, 0,29. Это совпадает со значением -8(р) во второй из формул (106), определенном по табл. 19 при т = р=1 и с=1, что соответствует закону распределения скоростей на внешней границе пограничного слоя вблизи лобовой критической точки U = x. Безразмерное напряжение трения растет от нулевого значения при х = 0 и достигает своего максимального значения в точке х=1, что соответствует примерно углу 57° 17 (один радиан). Затем напряжение трения убывает до нулевого значения при х = 1,82 или в градусах х = 104°30. Эта точка и является точкой отрыва 5 пограничного слоя с поверхности кругового цилиндра. В этом расчете, напомним еще раз, не учитывается обратное влияние пограничного слоя на внешний поток, т. е. то значительное искалсение, которое отрыв вносит в теоретическое потенциальное обтекание. В действительности отрыв ламинарного пограничного слоя возникает при угле х° = 82°, т. е. еще до миделевого сечения цилиндра. Отсюда нельзя сделать вывод, что отрыв происходит в конфузорной части пограничного слоя. Как у ке упоминалось ранее, минимум давления в действительном обтекании находится примерно в точке с угловой координатой 70°, так что точка отрыва расположена ниже по потоку, чем точка минимума давления, в диффузорной части слоя. [c.614]

ОБРАТНОЕ ВЛИЯНИЕ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА ВНЕШНИИ ПОТОК 771 [c.771]

Чтобы разобраться в природе обратного влияния пограничного слоя на внешний поток и, в частности, в причинах искажения теоретического распределения давлений в безвихревом обтекании крылового профиля идеальной жидкостью, сравним какую-нибудь действительную линию тока (рис. 266, а, сплошная линия), приходящую в точку М данного сечения М Мх пограничного слоя, и показанную на рис. 266, а пунктиром линию тока безвихревого потока идеальной жидкости, совпадающую с предыдущей в удалении впереди тела. Отрезок ММ представляет смещение действительной линии тока по отношению к идеальной. Из условия оди-наковости объемного расхода жидкости в сравниваемых движениях сквозь сечения М М = г/ и МоМ — у — ММ, являющегося следствием совпадения обеих линий тока вдалеке от тела вверх по потоку, заключим, что (через О обозначена продольная скорость на внешней границе слоя) у [c.774]

Приводимые ниже рассуждения основаны на том, что в тонком пограничном слое продольная компонента скорости и на протяжении малой толщины слоя б должна измениться от нулевого значения (м = 0) на поверхности тела у = 0) до некоторого конечного значения, имеющего порядок скорости внещнего безвихревого потока идеальной жидкости, о котором ул<е была речь в предыдущем параграфе. Уточним это понятие с количественной стороны, заметив, что благодаря тонкости пограничного слоя внешнюю скорость можно с достаточной точностью определить как скорость сколья ения идеальной жидкости по поверхности тела, которая имела бы место, если бы не было характерного для вязкой жидкости прилипания < твердой поверхности. Короче говоря, под внешней скоростью можно подразумевать скорость движения идеальной жидкости На поверхности тела при отсутствии пограничного слоя. Наличие необходимости в некоторых случаях учитывать обратное влияние пограничного слоя на внешнюю скорость будет в дальнейшем рассмотрено. [c.558]

Пограничный слой не только управляется внешним потоком, но и оказывает на него обратное влияние. Строго говоря, даже нельзя задавать наперед распределение давлений или скоростей во внешнем потоке, так как это распределение в свою очередь зависит от развития пограничного слоя а следовательно, является функцией рейнольдсова числа, шероховатости поверхности и других факторов однако практически, если тело обтекается без срывов и рейнольдсовы числа достаточно велики, то пренебрел<ение обратным влиянием пограничного слоя на распределение давлений н скоростей во внешнем потоке оказывается допустимы . Обратное влияние пограничного слоя на внешнее обтекание проявляется особенно сильно на участках пограничного слоя, где слой наиболее толст, например вблизи точки отрыва. Вернемся к рассмотрению распределений давлений по симметричному крыловому профилю, показанных на рис. 59. Если на пятнадцатипроцентном профиле экспериментальные точки (крестики) вблизи задней кромки крыла лишь слабо от.чодят от [c.772]

Для расчета пограничного слоя на профиле решетки необходимо определить распределение скоростей невязкой жидкости w = w s). Для определения w s) следует решить прямую задачу теории решеток в потоке невязкой жидкости. Затем производится расчет пограничного слоя, причем обратное влияние пограничного слоя на распределение скорости внешнего потока при реальных числах Re и безотрывочном обтекании обычно не учитывается, так как толщина вытеснения очень мала. Пограничный слой в реальных решетках можно считать полностью турбулентным. Такое допущение несколько упрощает расчеты, так как не приходится определять точку или область перехода ламинарного слоя в турбулентный. [c.61]

Пограничный слой, таким образом, ока -5Ывает обратное влияние на внешний поток, а не только управляется внешним потоком, как предполагалось до сих пор. Строго говоря, вообще нельзя задавать наперед распределение давлений или скоростей во внешнем потоке, так как это распределение зависит от развития пограничного слоя, а следовательно, является функцией рейнольдсова числа и других факторов обтекания (например, шероховатости поверхности). Практически, если тело обтекается без срывов и рейнольдсовы числа достаточно велики, а изменения их происходят не в слишком большом диапазоне, то пренебрежение обратным влиянием пограничного слоя на распределение давлений и скоростей во внешнем потоке оказывается допустимым. [c.639]

Система дифференциальных уравнений, лежащая в основе решения задач обтекания, в совремоинон аэродинамике обычно рассматривается отдельно для двух основных видов движения свобод-. ного (невязкого) потока и течения в тонком пристеночном слое -таза—пограничном слое, где движение рассматривается с учетом трения. Это разделение потока опирается на гипотезу об отсутствии обратного влияния пограничного слоя на свободны 11 поток. Согласно этой гипотезе параметры невязкого обтекания, т. е. на внешней границе пограничного слоя, будут такими же, как и на стейке при отсутствии этого слоя. [c.8]

Необходимо обратить внимание также на следующую особенность расчетов пограничного слоя. Функция U (х) определяется методами теории потенциальных течений в предположении, что пограничный слой отсутствует, и затем значения этой функции переносятся на его внешнюю границу. Такой прием равносилен допущению, что ввиду малости толщины слоя он почти не изменяет потенциального потока, обтекающего данную поверхность. Но в ряде случаев такое предположение оказывается недостаточно точным. Образование пограничного слоя приводит к изменению закона для скорости потенциального потока, т. е. имеет место обратное влияние пограничного слоя. Оно должно учитываться 3 расчетах, особенно для течений в диффузорах, конфу-зорах, на начаиьных участках труб и каналов. [c.347]

Результаты экспериментов по измерению распределений давления по поверхности круглого цилиндра на разных стадиях его движения из состояния покоя, выполненных М. Швабе ), подтверждают, что в начале движения распределение давлений очень близко к теоретическому, соответствующему безвихревому обтеканию цилиндра идеальной жидкостью. Это также говорит о том, что в начале движения пограничный слой даже на таком плохо обтекаемом в установившемся движении теле, как круглый цилиндр, весьма тонок, полностью охватывает поверхность тела и поэтому не оказывает заметного обратного влияния на внешний поток. Только после зарождения отрыва и перемещения его от задней кромки цилиндра вверх по потоку появляется резкая деформация кривой распределения давления, заканчи- [c.520]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...