Взаимодействие между пограничным слоем и основным потоком

Характеристики и работоспособность реактивных двигателей и летательных аппаратов определяются характером силового, теплового и химического или физического взаимодействий между твердыми поверхностями тел и потоками жидкостей, их обтекающих. Зти взаимодействия обусловлены, в конечном счете, процессами, происходящими в пограничном слое. Основные идеи теории пограничного слоя и определение динамического пограничного слоя уже были приведены в п. 1.5. [c.270]

В задачах газодинамики часто встречаются со скачком уплотнения. Во многих случаях решение основных уравнений газодинамики без вязкостного члена оказывается достаточным для принципиального описания настоящей задачи. Однако если скачок уплотнения возникает на стенках, ограничивающих поток, т. е. происходит в области пограничного слоя, то здесь на развитие потока трение оказывает решающее влияние. Б этом случае необходимо выяснить характер взаимодействия между скачком уплотнения и пограничным слоем. В настоящей работе это взаимодействие будет исследовано для специальных профилей скоростей. [c.293]

Теоретическое рассмотрение взаимодействия между скачком уплотнения и пограничным слоем приводит к хорошо известным результатам. Почти все авторы использовали метод малых возмуш,ений, т. е. падаю-Ш.ИЙ скачок уплотнения рассматривался как малое возмуш,ение известного основного потока и далее поток рассчитывался как развивающийся общий поток. При этом обычно пренебрегают членами, содержащими квадраты коэффициентов возмущений. [c.294]

Для обратимых равновесных потоков показатель изоэнтропы дает возможность определить соотношение между давлением и плотностью, скорость потока, термодинамическую скорость звука и ряд других газодинамических характеристик. Однако большинство встречающихся на практике процессов течения двухфазных сред происходит неравновесно. Степень неравновесности зависит от многих факторов градиентов скоростей фаз, дисперсности среды, времени процесса, начальных и граничных условий и т. п. Причем в зависимости от размеров и структуры жидкой фракции в процессе расширения двухфазной смеси возможны не только конденсация, но и испарение — подсушка среды. Кроме того, скорости фаз в потоках, как правило, различаются, что приводит к дополнительным потерям на трение, выделение тепла и соответственно рост энтропии, Очевидно, что в этих условиях использовать термодинамический показатель k нельзя и речь может идти лишь о показателе адиабаты, учитываюшем степень неравновесности и необратимости процесса. Если исключить из анализа явления, характерные и для однофазных сред потери в пограничном слое, потери от неравномерности поля скоростей в вязких средах и др., то основными причинами необратимости процессов в двухфазных потоках можно считать потери от механического взаимодействия теплообмена и массообмена при конечной скорости обменных процессов между фазами. [c.73]

Кроме того, при высоких скоростях большое значение имеет эффект сжимаемости газа, а при достаточно высоких скоростях течения происходит взаимодействие между скачком уплотнения и пограничным слоем. В общих чертах механизм отрыва потока такого рода рассматривается в гл. 1. В данной главе рассматриваются современные исследования отрыва потока, вызванного скачком уплотнения, и возникновения отрыва сжимаемой среды. Как будет показано ниже, в прошлом проблема волнового отрыва была связана в основном с косыми скачками уплотнения случай прямого скачка будет рассмотрен в разд. 2.4. [c.230]

Как уже указывалось выше, число работ, содержащих различного рода приближенные методы расчета отрывных и безотрывных сверхзвуковых течений с распространением возмущений вверх по потоку с учетом эффектов взаимодействия, чрезвычайно велико. Однако большая их часть относится к небольшому числу основных направлений. Одно из направлений связано с использованием интегральных уравнений пограничного слоя. Задача об отрывном или безотрывном взаимодействии области вязкого течения с внешним невязким сверхзвуковым потоком сводится к интегрированию системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. Эти уравнения получаются формальным интегрированием уравнений пограничного слоя в поперечном направлении. В них входят определенные интегральные характеристики пограничного слоя толщины вытеснения, потери импульса, энергии и т. п. Кроме того, добавляется соотношение, определяющее связь между распределением давления в невязком сверхзвуковом потоке и толщиной вытеснения области вязкого течения. Информация о формах профилей скорости и энтальпии в пограничном слое оказывается утерянной и должна быть постулирована в виде каких-либо семейств кривых, зависящих от такого же числа свободных параметров, сколько имеется уравнений для определения их распределения по продольной координате. Для получения удовлетворительных результатов важное значение имеет выбор семейства профилей распределения параметров поперек пограничного слоя. Единственным критерием качества является сопоставление результатов с экспериментальными данными. [c.11]

Полуэмпирический метод Кармана для аналогичной задачи как в отсутствии, так и при наличии химического взаимодействия между вводимым в пограничный слой веществом и газом основного потока применил Ю. В. Лапин, (1960, 1961), Было показано, что при вдуве в пограничный слой легких газов (водород, гелий) числа Прандтля и Шмидта в ламинарном подслое могут существенно отличаться от единицы. Неучет этого обстоятельства не приводит к существенной ошибке в расчете трения, но может привести к значительной неточности в расчете теплообмена между газом и стенкой. При рассмотрении химического взаимодействия предполагалось, что скорость химической реакции бесконечно велика по сравнению со скоростью диффузии это позволило считать зону реакции (фронт пламени) бесконечно тонкой поверхностью по сравнению с толщиной пограничного слоя. Обобщение на случай сублимирующей поверхности, так же как и в работе В. П. Мотулевича (1962), было обосновано Ю. В. Лапиным (1964) предположением о том, что механизм переноса импульса, тепла и вещества в пограничном слое при цодаче вещества сквозь пористую поверхность или при наличии сублимации одинаков. Отличие их заключается лишь в определении концентрации вводимого вещества на охлаждаемой поверхности (произвольной на пористой поверхности и зависящей от физических свойств поверхности, ее температуры и теплоты сублимации в случае разрушающейся (сублимирующей) поверхности). [c.545]

При исследовании процесса истечения осесимметричной сверхзвуковой струи в соосный цилиндрический канал с внезапным расширением, выполненном в [13], отмечалось возникновение продольных вихрей в области присоединения струи к внутренней поверхности канала. При трактовке результатов наблюдений была высказана гипотеза о том, что основной причиной образования продольных вихрей является потеря устойчивости пограничного слоя при его резком повороте, когда нарушается равновесие между центробежными силами и силами давления . В работе [14 изучен механизм взаимодействия сверхзвуковой струи с жидкой поверхностью, важной особенностью которого является наличие продольных вихревых структур в зоне присоединения потока. В 1983 г. Г. Ф. Глотовым на основании анализа шлирен-фотографий свободных сверхзвуковых недорасширенных струй, истекающих в затопленное пространство, была высказана гипотеза о наличии в сверхзвуковой недорасширенной струе вихрей Гертлера. [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...