Взаимодействие между пограничным слоем и ударной волной

При отсутствии взаимодействия между пограничным слоем и ударной волной скачок должен быть прямым, а поток за скачком — однородным. Однако эксперимент показал, что скачок непрямой и распределение плотностей за скачком неоднородно. Между пограничным слоем и ударной волной существует определенное взаимодействие. Несмотря на наличие такого взаимодействия, хорошо различаются две зоны зона пограничного слоя, где наблюдается значительное изменение плотности, и зона невязкого потока, поле которого имеет вихревой неоднородный характер. [c.78]

Экспериментальные результаты с очевидностью показывают также, что пограничный слой имеет значительное влияние на образование ударных волн поэтому представляется необходимым хотя бы краткое рассмотрение проблемы взаимодействия между пограничным слоем и ударными волнами. [c.62]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ И УДАРНОЙ ВОЛНОЙ [c.63]

Таким образом, проблема устойчивости в широком смысле должна включать вопрос о взаимодействии между пограничным слоем и внешним потоком, в частности, между пограничным слоем и ударной волной. На больших высотах, т. е. в среде с малой плотностью, излучаемое тепло также должно быть принято во внимание Охлаждение стенки, вследствие излучения может увеличить устойчивость ламинарного пограничного слоя в широких пределах. Что касается вполне развитой теории турбулентного пограничного слоя и турбулентного отрыва, то эти задачи не были решены даже в случае несжимаемой жидкости. Задача об отрыве в сверхзвуковом потоке тесно связана с задачей об образовании ударных волн. Этот вопрос будет рассмотрен в разделе 12. Он имеет фундаментальное значение для проблемы перехода через скорость звука. [c.50]

Линии тока, входяш,ие в пограничный слой в области сильного взаимодействия, пересекают ударную волну много ближе к передней кромке тела, т. е. в тех точках, где искривление ударной волны таково, что оно вызывает значительную завихренность потока между внешней границей пограничного слоя и ударной волной. [c.231]

Так, например, если в результате взаимодействия пограничного слоя на пластине и падающей на нее ударной волны (при критическом отношении давления в ней) возникает Л-образ-ный скачок, сопровождаемый отрывом пограничного слоя (рис. 10.66), то, кроме потерь в системе ударных волн, возникают принципиально новые потери, связанные с наличием оторвавшегося потока. Если густота решетки пластин столь велика, что оторвавшийся поток внутри межлопаточного канала полностью выравнивается, то суммарная величина потерь остается такой же, как и для рассмотренного выше случая, когда влияние взаимодействия пограничного слоя и скачка не учитывалось произойдет только перераспределение потерь между зоной ударных волн и областью выравнивания потока. Увеличение потерь на выравнивание полностью компенсируется уменьшением по- [c.91]

Третья задача связи (ударный слой) должна привести к вычислению поправки к классическим соотношениям Рэнкина — Гюгонио, необходимой для того, чтобы вычисления на континуальном уровне давали те же самые результаты, что и решение уравнения Больцмана вдали от ударного слоя. Та же необходимость возникает в теории Навье — Стокса [40], когда требуется учесть взаимодействие между ударным и пограничным слоями. Несмотря на то что уравнения Навье — Стокса дают гладкую структуру ударной волны, они должны допускать разрывы, чтобы описать кинетические эффекты. Для разложения Гильберта кинетическое решение задачи связи трудно уже в нулевом приближении (задача о структуре скачка см. разд. 6 гл. VII), но условия сращивания тривиальны (соотношения Рэнкина — Гюгонио) аналогичная задача для теории Чепмена — Энскога (или модифицированного разложения, рассмотренного в разд. 4) пока еще не сформулирована. [c.291]

Рис. 6,1. Иллюстрация задачи взаимодействия между головной ударной волной и пограничным слоем на плоской пластине.

Но, как мы увидим, величина б сама зависит от ре роо, что и составляет суть проблемы. Из теории сжимаемого ламинарного пограничного слоя при отсутствии взаимодействия между головной ударной волной и пограничным слоем известно, что [см., например, (2,59)] [c.199]

Из-за того что головная ударная волна искривлена даже при отсутствии затупления передней кромки, во внешнем течении между скачком и пограничным слоем в области сильного взаимодействия возникает завихрен- [c.230]

Для самолета были выбраны боковые нерегулируемые воздухозаборники с вертикальными отсекателями пограничного слоя. Такой выбор определялся компромиссом между требованиями к восстановлению давления при сверхзвуковых скоростях до М=1,6 и к сопротивлению, связанному с растеканием воздуха, при больших дозвуковых и малых сверхзвуковых скоростях. Система отвода пограничного слоя используется для уменьшения отрицательного влияния взаимодействия ударной волны с пограничным слоем воздухозаборника при больших сверхзвуковых скоростях полета. [c.88]

Хотя этот способ привлекает своей простотой и в некоторых случаях дает достаточную точность, в общем случае его рекомендовать нельзя. Во-первых, он не консервативен. Во-вторых — и это более существенно — он дает аппроксимацию рещения исходных дифференциальных уравнений в частных производных в некотором смысле, но не аппроксимацию в строго математическом смысле, т. е. рещение конечно-разностных уравнений при Дх- 0 не стремится к рещению исходных дифференциальных уравнений с точными граничными условиями. Более того, при взаимодействии сильной ударной волны с пограничным слоем, при малых числах Рейнольдса, при возникновении отрыва и при наличии сильно искривленных стенок может теряться всякое соответствие между рещением конечно-разностных уравнений и исходных уравнений в частных производных. Нет необходимости применять этот способ, поскольку имеются другие, хотя и несколько более сложные, способы, обеспечивающие аппроксимацию задачи. [c.401]

Б. Когда сопло работает в режиме недорасширения, взаимодействие между струей, истекающей из сопла, и внешним потоком влияет только на величину лобового сопротивления. Если площадь донного среза сопла достаточно мала, расширение струи, истекающей из сопла, вызывает образо вание ударной волны сжатия во внешнем потоке. Толщина пограничного слоя имеет тенденцию к увеличению, а зона повторного сжатия стремится переместиться в направлении, обратном движению газового потока (фиг. 2. 29, случай А). [c.114]

Расчеты для затупленного цилиндра, подобные в существенных чертах расчетам Бертрама и Гендерсона, опубликованы Фельдманом ). Результаты Фельдмана, касающиеся распределения поверхностного давления на затупленном цилиндре, сделанные методом характеристик, сравнивались с результатами для поверхностного давления, полученными из второго приближения в методе взрывной волны. Было показано, что совпадение результатов вполне удовлетворительное. Это позволяет сделать вывод, что для плоских и трехмерных тел имеется область, где влияние затупления на распределение давления сравнимо и даже превосходит изменение давления вследствие взаимодействия между пограничным слоем и ударной волной. Эти эффекты возникают в области, близкой к передней кромке, длина которой пропорциональна толщине или радиусу носика. Границы этой области, оставаясь в рамках гиперзвуковых тече--ний (Moo l), можно определить следующим образом. Из результатов п. 6.2 следует, что влияние взаимодействия для плоских тел существенно в области, где [c.220]

Важность явления взаимодействия между пограничным слоем и трансзвуковым потоком и, в частности, образования ударных волн была признана почти одновременно научными сотрудниками национального совещательного комитета по авиации (NA A) и Калифорнийского технологического института, а также Я. Акке-ретом в Цюрихе. Исследования в этой области еще весьма далеки от окончания. [c.64]

Постановка задачи. Рассматривается сверхзвуковое обтекание плоского тела при падении на него косой ударной волны (фиг. 1). В таком течении происходит взаимодействие ударной волны перед телом с падающей косой волной. Особенности течений, возникающих при пересечении ударных волн между собой, изложены, например, в [9-11]. Рассматриваемой задаче посвящено множество теоретических и экспериментальных работ [11-15]. В упомянутых и других работах теоретически и экспериментально показано, что при определенной геометрии пересечения косого скачка и ударной волны перед тупым телом образуется струйка тока, проходящая через последовательность косых скачков (случаи III и IV по классификации Эдни [13] эту классификацию можно найти также в [14, 15]). В этой струйке тока потери полного давления значительно меньше, чем в окружающих ее трубках тока. Благодаря этому вблизи точки торможения этой струйки на поверхности тела возникают пик давления и резкий отрицательный градиент давления, а следовательно, тонкий пограничный слой с большими градиентами параметров поперек слоя. Так как в скачках температура торможения сохраняется, то при температуре поверхности 7 Г,,, где Г,, - температура торможения, возникает острый максимум теплопередачи. В настоящей работе исследуется возможность уменьшения этого пика теплового потока путем подвода тепла в набегающий поток. [c.135]

Эффекты периодичности течения не подавляются с появле кием системы ударных волн в донной области. При дозвуковом течении (рис. 8.2, а) вихри формируются непосредственно за выходной кромкой, а при трансзвуковом течении происходит расширение потока (рис. 8.2, б) до величины донного давления, соответствующей местному числу Маха 1,7. Вихри формируются, по-видимому, между пограничными слоями, Лямбдаобразный скачок уплотнения взаимодействует с пограничным слоем ниже по потоку на расстоянии, примерно равном толщине выходной кромки, и весь поток колеблется с частотой схода вихрей. [c.231]

В случае сверхзвуковой скорости перед входом в Д. торможение осуществляется в ударных волнах, взаимодействующих между собой и отражающихся от стеиок Д. (пунктир на рис. 2). Давление в потоке, прошедшем через ударную волну, резко увеличивается, и лод воздействием большого положит, градиента давления в местах отражения ударных воли от стенок может происходить отрыв пограничного слоя (штриховка па рис, [c.692]

Механизм взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком значительно усложняется в случае тонких, но имеющих затупленную переднюю кромку тел. Как мы уже знаем (гл. VI и VII), в этих случаях при очень больших значениях числа Маха образуются головные ударные волны сложной криволинейной конфигурации. При прохождении через такую волну набегающий на тело однородный изэнтропический поток становится вихревым и неизэнтропическим, причем в условиях, соответствующих представлению о сильном взаимодействии, индуцированные ударной волной завихренность и градиент энтропии в области между головной волной и внешней границей пограничного слоя могут оказаться очень интенсивными. [c.705]

В установившемся потоке эта вторая волна вызывает отрыв потока на игле. На подлинной фотографии можно видеть слабую коническую ударную волну, вызванную отрывом и начинающуюся почти на половине расстояния между основанием иглы и первой ударной волной. На приведенной репродукции она почти незаметна. Слабая линия, воспринимаемая как продолжение прямого скачка и на игле почти нормальная к направлению потока (фиг. 32), связана с эффектом послесвечения источника света и не заслуживает внимания. Фотография на фиг. 31 соответствует началу перемещения точки отрыва вверх по потоку. По истечении 50 МКС точка отрыва достигает конца иглы (фиг. 32). В этой фазе размеры области отрыва довольно велики, и на конце иглы формируется сильная, почти прямая ударная волна, распространяющаяся по нормали к иглв приблизительно на расстояние двух диаметров иглы от ее конца. На ббльших расстояниях наблюдается слабая ударная волна, наклоненная к потоку под углом, лишь немного превышаюнщм угол Маха. Головная ударная волна перед телом не проходит через область отрыва, а расщепляется на несколько ветвей на расстоянии около двух диаметров тела от оси. Это расщепление ударной волны, по-видимому, каким-то образом обусловлено взаимодействием с ударной волной, расположенной выше по потоку. Пограничный слой на тупом теле [c.243]

Однако формы профиля в начальном оторвавшемся вязком слое очень важны для определения величины донного давления при ламинарном течении [51, 52], следовательно, для усовершенствования метода Чепмена требуется рассмотреть начальный пограничный слой. Несовершенство таких методов, как методы Крокко — Лиза [10] и Корста [30], заключается главным образом в допущении, что возрастание давления, необходимое для замыкания области отрыва, можно приравнять к разности между донным давлением и конечным восстановленным давлением на значительном удалении вниз по потоку. Его следует приравнивать либо к давлению в окружающем невозмущенном потоке, либо к несколько меньшему давлению, чтобы учесть потери при прохождении внешнего потока через замыкающий скачок. Это означает, что точка замыкания области отрыва лежит в области максимального давления, однако, согласно экспериментальным исследованиям сверхзвукового донного течения [10. 25, 34] и взаимодействия ударной волны с пограничным слоем [26. 27. 29], точка нулевого вязкого напряжения, т. е. точка замыкания области отрыва, расположена ближе, чем точка максимального давления. При дозвуковых скоростях замыкание области отрыва происходит в точке, где местное статическое давление превосходит давление во внешнем потоке. Исследование донного давления требует введения дополнительного параметра, а именно отношения приращения давления при замыкании области отрыва к разности между статическим давлением во внешнем потоке и донным давлением. Если обратиться, в частности, к теории Корста 130] (хотя его метод расчета подтверждается наблюдениями и в Пришвине по- [c.71]

Согласно теории сильного взаимодействия [Хейз У. Д., Пробетин Р.Ф., 1962], входящее в краевую задачу распределение давления р(ж) зависит от распределения толщины вытеснения пограничного слоя 5 х). Для определения этой зависимости необходимо исследовать невязкое течение в области 1 (рис. 4.17), расположенной между ударной волной и внешней границей пограничного слоя. Течение в области 1 описывается гиперзвуковой теорией малых возмущений [Черный Г.Г., 1959]. Для дальнейшего анализа используем приближенное выражение [c.183]

К этим весьма важным для развития строгой теории сильного взаимодействия выводам пришли независимо Ли Тинг-и и Нагамацу ) и Лиз ). Позже Стюартсон з) показал, что эти соображения подобия применимы не только внутри вязкого слоя в области сильного взаимодействия, но что, очевидно, те же соображения справедливы и для области невязкого течения между ударной волной и пограничным слоем, так что У(5) 5 / и У(5) б (5), если Моо5 >1 и Величина У(х) пока- [c.201]

В случае сверхзвук, скорости перед входом в Д. торможение потока ос ществляется в ударных волнах, взаимодействующих между собой и отражающихся от стенок Д. (пунктир на рис. 2). Давление в потоке, про1-шедшем через ударную волну, резк ) увеличивается, и под воздействием большого положит, градиента дав ления в местах отражения ударных волн от стенок может происходит отрыв пограничного слоя (штриховка на рис. 2). Потери полного давлений при торможении сверхзвук, потока й Д. намного больше, чем при тормоз жении дозвук. потока. Площадь горловины (наиболее узкого поперечного [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...