Нестационарные отрывные течения

Автоколебания в "свистящем сопле"образуются при взаимодействии двух независимых резонансных механизмов характерного тона сдвигового слоя, вызванного нестационарным отрывным течением за обращенным по потоку уступом (в муфте), и резонанса подводящей ("органной ") трубы. При плавном изменении геометрических параметров "свистящего сопла"(например, длины Lo муфты) происходит скачкообразное изменение частоты автоколебаний, причем смежные ступени разделены "мертвыми зонами где невозможна одновременная реализация указанных выше двух резонансных механизмов. Частота и амплитуда генерируемого в сопле чистого тона зависит от длины трубы Lp, длины кольца Lo, высоты h, скорости истечения uq и диаметра трубы d. Частота тона сдвигового слоя кратна частоте Std в диапазоне Stj = 0,3 - 0,6 предпочтительной моды струи. [c.142]

Нестационарные отрывные течения [c.69]

В последнее время были проведены некоторые расчеты отрывных нестационарных течений идеальной (невязкой) жидкости, в которых заранее постулировалось наличие тангенциальных разрывов, начинающихся на поверхности тела [14, 15]. Возможно, что такие течения отражают в основных чертах истинное течение при очень больших числах Рейнольдса, хотя полной ясности в этом вопросе еще не достигнуто. Одним из важных вопросов является в этом случае определение положения точки отрыва в каждый момент времени. В случае обтекания пластины с острыми кромками под большим углом атаки, когда положение точек отрыва на кромках можно постулировать заранее, расчеты показывают довольно правдоподобную Каргину нестационарного отрывного течения со сходом вихрей с кромок пластины. При нестационарном обтекании гладких тел (например, цилиндра) точка отрыва перемещается по поверхности тела и ее положение заранее неизвестно. В работе [141 предполагается, что в этой точке тангенциальный отрыв направлен по касательной к поверхности тела. В рамках численной схемы расчета с применением дискретных вихрей, распределенных по тан- [c.237]

При анализе работы упругой лопасти аэродинамические нагрузки в сечениях обычно определяют по данным статических испытаний профиля в аэродинамической трубе, представленным в табличной форме. Однако обтекание лопасти в реальных условиях является пространственным и нестационарным. Это, в частности, оказывает влияние на срыв в сечении лопасти, который протекает по-разному в зависимости от состояния обтекания остальных сечений. Указанные особенности должны учитываться при разработке надежного метода расчета аэро-упругой реакции лопасти. Одна из важных и требующих учета особенностей пространственного обтекания лопасти — наличие радиальной составляющей скорости, приводящей к обтеканию сечений под некоторым углом скольжения (см. разд. 5.12). Обтекание со скольжением отодвигает наступление срыва (затягивает срыв) и существенно влияет на структуру отрывного течения. [c.798]

Типичным примером отрывного течения может служить поперечное обтекание цилиндра, фотография которого, заимствованная из [1], показана на рис. 6-1. В действительности, в кормовой зоне цилиндра имеет место нестационарное турбулентное движение. Тем не менее в среднем оно носит пространственно-упорядоченный характер и поэтому допускает интерпретацию с помощью осредненных замкнутых линий тока. Образование в области течения одной или нескольких зон, ограниченных замкнутыми линиями тока, вообще характерно для всех отрывных течений. Исходя из этого свойства зоной отрыва в дальнейшем будем называть область течения, ограниченную замкнутой линией тока, которая частично совпадает с обтекаемым контуром. Эту линию тока будем называть границей раздела. Данные определения относятся к плоскому случаю, который только и будет здесь рассматриваться. [c.153]

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]

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]

Таким образом, движение, возникающее в нелинейной невязкой области 3 на рис. 1.1, характеризуется тем, что в возмущенном поле течения выделяются фрагменты, описываемые известными частными решениями (1.1.26), (1.1.27) уравнения Бюргерса, параметры q, xq которых определяются интенсивностью внешнего воздействия pq. Падение скачка уплотнения или излом контура тела приводит к возникновению обширной отрывной зоны, вытягивающейся вверх по потоку. Ниже по потоку (а также для любого фиксированного х за фронтом волны) решение стремится к стационарному пределу. Что касается амплитуды волны отрыва в нестационарной части течения, то она остается неизменной во времени и однозначно связана со скоростью распространения вверх по потоку. [c.46]

Пульсаций давления и нестационарной структуры течения в отрывных сверхзвуковых зонах и при взаимодействии сверхзвуковых струйных течений с препятствиями. [c.198]

Первые экспериментальные исследования показали (см., например, [1-3]), что при до- и околозвуковых скоростях структура поля течения около кругового цилиндра изменяется в зависимости от числа Рейнольдса в качественном отношении аналогично тому, как это имеет место в несжимаемой жидкости. Только при числах Маха М > 0.9, когда около цилиндра формируется достаточно обширная область сверхзвукового течения, наблюдаются качественные изменения в характере влияния числа Рейнольдса на структуру поля течения сокращение размеров отрывной зоны, отсутствие нестационарных режимов течения в ближнем следе. [c.134]

Заключение. Численно обоснован пассивный, не требующий дополнительных энергетических затрат способ управления нестационарным ламинарным обтеканием кругового цилиндра, закрытого кожухом с входным и выходными окнами. Способ реализуется за счет переброса жидкости, отобранной из окрестности передней точки торможения, через внутренние кольцевые каналы и выходные окна на боковой поверхности кожуха в область пониженного давления. Показано, что слабое воздействие на картину отрывного течения сопровождается существенным (в 1.5-2 раза при Re = 150) уменьшением поперечной знакопеременной нагрузки на тело. [c.55]

Короткая зона ламинарного отрыва очень слабо влияет на поле потенциального течения, поэтому обычно ею пренебрегают при расчете распределений давления. Воздействие этой зоны на пограничный слой более сложное. Обычно (но не всегда) его можно уподобить препятствию на поверхности в виде проволоки, которая способствует быстрому переходу ламинарного потока в турбулентный. С увеличением нагрузки на лопатки зона ламинарного отрыва уменьшается, и когда ее длина становится меньше соответствующей зоны перехода, происходит резкое увеличение размера зоны отрыва или же нередко полный срыв потока без последующего присоединения. При анализе таких течений часто принимается, что граничная линия тока является линией тока основного течения и вниз по потоку происходит перемешивание без восстановления давления. Такое предположение впервые сделано в работе [8.46] применительно к течению в решетках, и на его основе проведены расчеты потерь при полностью отрывных течениях. Этот метод позволяет получить решение задачи в первом приближении, хотя многими существенными физическими процессами в нем пренебрегается. Так, необходимо учитывать нестационарность течения в следе за плохообтекаемым телом. Кроме того, описанные в предыдущей главе процессы схода дискретных вихрей будут приводить к дополнительным потерям импульса. [c.235]

Модельные исследования нестационарных турбулентных пульсаций потока во входных патрубках насосов. Турбулентные течения однородной несжимаемой жидкости характеризуются случайными значениями скорости и давления в каждой точке потока. Наличие отрывных зон накладывает на общий фон турбулентного потока нестационарные турбулентные возмущения, выражающиеся в низкочастотных колебаниях потока и нестационарном поле скоростей и давлений в мерных сечениях. В целях получения сопоставимых результатов по исследованию нестационарных турбулентных пульсаций во входных патрубках насосов примем следующие условия проведения модельного эксперимента, проверенные практикой [c.98]

НЕСТАЦИОНАРНОЕ ДВИЖЕНИЕ жидкости или газа — движение жидкости или газа, к-рое характеризуется переменностью во времени полей скорости и давления (наз. также неустановившимся движением). Н. д. возникает при ускоренном или замедленном движении тела сквозь покоящуюся жидкость, при распространении волн, при движении поршня в трубе, заполненной газом, в области отрывных, донных и струйных течений и др. [c.337]

Необходимо также отметить исследования течений с образованием тангенциальных разрывов и поведения последних [1.10,2.19,3.39,3.41, 3.42, 3.83, 3.96]. Все это создавало базу для решения задач о нестационарном обтекании тонких профилей как при безотрывном обтекании [2.15, 3.30,3.32,3.54,3.59], так и при отрывном [3.44,3.61, 3.91]. [c.58]

Данный раздел монографии посвящен краткому систематическому изложению основных результатов исследований плоских и осесимметричных течений. Некоторые из них были опубликованы [3.13,3.14,3.15, 3.17, 3.20, 3.21, 3.23, 3.48]. Они отражают сам физический процесс формирования структуры обтекания, что очень важно и для построения правильного процесса, и для исследования явления. Используется единый численный метод — метод дискретных вихрей, причем изучаются и безотрывные, и отрывные задачи в стационарной и нестационарной постановках. [c.58]

На примере отрывного нестационарного обтекания идеальной несжимаемой жидкостью цилиндра, расширяющегося с постоянной скоростью, -нестационарного аналога стационарного обтекания конуса под углом атаки, демонстрируется невязкий"характер природы несимметрии. Несимметричная структура течения реализуется нри симметричном положении точек схода вихревых пелен. Это свидетельствует о вторичной роли вязкости, которая может проявляться через обратное"влияние на положение точек схода. Обнаружены новые несимметричные решения и способы их возникновения, отличные от классической бифуркации симметричного решения. При отборе реализующихся"решений наряду с исследованием устойчивости проводится анализ глобальной картины автомодельных"линий тока. Последняя должна соответствовать схеме, принятой при построении теоретической модели. [c.246]

Начало переходного режима (или момент запуска сопла), зависимость его от геометрических параметров сопла и газодинамических параметров потока необходимо знать для того, чтобы избежать резкого понижения давления в эжекторном контуре и высокого уровня потерь тяги в эжекторных соплах вследствие этого понижения давления. Это достигается путем перехода к отрывному или автомодельному течению за счет выбора геометрических параметров сопла на основных режимах полета самолетов. При этом решается также задача смещения режима запуска на неосновные режимы полета самолетов, где высокий уровень потерь слабо сказывается на экономичности двигателя или самолета. Сложность течения в турбулентном пограничном слое струи при достаточно быстром, практически нестационарном, изменении размеров струи в момент запуска сопла обусловили отсутствие надежных расчетных методов определения момента наступления этого режима и необходимость проведения экспериментальных исследований. Достаточно подробно переходный режим течения, включая режим запуска в эжекторных соплах, исследован в работах [16], [18], [33], [74], [75] и др. [c.138]

Куэн [29] эксиериментально показал, что в случае турбулентного течения приращение давления, допускающее безотрывное обтекание, для искривленной поверхности больше, чем для поверхности с изломом. При больших отношениях давления в потоке около выпуклой искривленной поверхности часто внезапно возникает область нестационарного отрывного течения большого размера. Это наблюдение важно в том смысле, что при малом отношении давлений область отрывного течения устойчива и медленно увеличивается не только около гладких плавно изогнутых поверхностей, но и в других случаях взаимодействия. [c.260]

Появление дискретной фазы (при конденсации) и ее развитие в полидисперсную капельную структуру приводит к количественному изменению неравномерности полей скоростей и давлений, известной в потоках перегретого пара (шаговая неравномерность, вторичные и отрывные течения и др.). Меняются количественные характеристики периодической нестационарности и других нестационарных процессов, перечисленных выше. Экспериментальные и расчетно-теоретические исследования показывают, что в двухфазных потоках наряду с известными возникают дополнительные источники опасных возмущающих сил (см. гл. 3). Влияние нестадио-парности должно учитываться под углом зрения не только надежности, но и экономичности ступени и всей проточной части многоступенчатой турбины. [c.188]

Общие подходы к схематизации оарывных течений в рамках идеальной несжимаемой среды состоят в следующем. Чтобы теоретически установить предельную картину отрывного течения, рассмааривается весь процесс его формирования. Следовательно, в общем случае задача об отрывном обтекании несущих поверхностей формулируется и решается как нестационарная. Это важ1ю и для изучения предельного (сформировавшегося) течения. В отличие от безотрывного обтекания оно обычно оказывается нестационарным (периодически изменяющимся во времени). Заметим, что в некоторых случаях реализуется отрывное обтекание, близкое к стационарному. [c.47]

Многообразие форм отрывных течений, часто трехмерных и нестационарных, зависящих от характера течения в пограничном слое и слое смешения, затрудняет их теоретический анализ и расчет. За последние годы экспериментально обнаружены ранее неизвестные свойства отрывных течений. Вследствие накопления экспериментального материала и расширения возможностей расчета (применение машин) в последнее время произошли существенные сдвиги в расчете отрывных течений, что совсем не отражено или недостаточно отражено в книге Чжена. [c.234]

При теоретическом исследовании используется численный подход [3, 4], позволяющий моделировать отрывные течения на основе нестационарных двумерных уравнений Навье-Стокса. Аппроксимирующая система уравнений Навье-Стокса получается на основе неявной конечно-разностной схемы при этом для аппроксимации конвективных и диффузионных членов дифференциальных уравнений в полуцелых узлах используются TVD-схема второго порядка точности и схема центральных разностей соответственно. Для решения нелинейных разностных уравнений применяется модифицированный метод Ньютона-Рафсона с пересчетом матрицы Якоби на усеченном шаблоне. На итерации по нелинейности используется итерационный GMRES-метод для решения системы линейных алгебраических уравнений. [c.167]

При внезапном расширении происходит отрыв потока и образуются области вихревого движения с периодически возникающими и разрушающимися вихрями. Течение в зонах отрыва является периодически нестационарным, сопровождается высокоамплитудными пульсациями параметров. Пульсации давлений и температур распространяются в потоке и резко увеличивают интенсивность турбулентности. Следовательно, потери кинетической энергии обусловлены образованием отрывной зоны и вихреобразо- [c.259]

При нестационарном осесимме тричном обтекании кольцевого крыла возможны два режима течения безотрывное и отрывное. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...