Механизм отрывного течения

МЕХАНИЗМ ОТРЫВНОГО ТЕЧЕНИЯ [c.46]

Тонкая игла перед тупым телом. Такая игла, вызывая отрыв потока, способствует снижению сопротивления и теплопередачи при больших сверхзвуковых скоростях. Рассмотрим механизм этого явления. Отсоединенный почти прямой скачок уплотнения перед затупленным телом (рис. 1.12.4,а) может изменить свою форму, если перед таким телом установить тонкую иглу (рис. 1.12.4,6). Поток может оторваться на игле и образовать область течения клинообразного или конусообразного типа (в зависимости от того, является ли тело плоским или цилиндрическим). Под влиянием такого отрывного течения изменится форма головного скачка уплотнения от почти прямого до косого, что обусловит снижение лобового сопротивления и теплопередачи в точке полного торможения затупленной поверхности. Однако в контактной области скачка и поверхности иглы могут возникать высокие местные тепловые потоки, что несколько снижает эффективность использования иглы. [c.106]

Механизм отрыва при обтекании угла может быть объяснен свойством инерции пограничного слоя. Этот инерционный срыв в точке С (рис. 158, а) с последующим распадом на вихри уже рассматривался в 17 с позиций динамики невязкой жидкости (поверхности раздела). На рис. 159 представлена картина обтекания угловатого тела, где хорошо видны отрывные течения за углами. [c.302]

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]

Физический процесс теплопередачи при отрывном течении частично объясняется следующими тремя механизмами [c.51]

Отрывные течения могут возникать и на передней кромке. Такая проблема рассматривается в гл. IX, где основное внимание уделяется условию образования и механизму отрыва с передней кромки. [c.9]

Отрывные течения могут возникнуть при отклоненных щитках, интерцепторах, в сопле ракетного двигателя, работающего в режиме перерасширения, на подветренной стороне тела, имеющего большой угол атаки, на поверхности корпуса корабля, бомбового отсека, в открытой кабине или аварийном люке и т. д. В большинстве случаев вихри в отрывных течениях являются неустановившимися и их экспериментальное изучение весьма затруднительно, однако в выемках удается получить установившийся внутренний вихрь. Исследуя такие вихри, можно понять механизм реальных вихреобразований и природу шума, создаваемого гидродинамическими причинами. [c.9]

Неожиданное подобие результатов, связанных с замыканием двух совершенно различных каверн, можно объяснить (с некоторыми оговорками) следующим образом. Рассмотрим свободный след непосредственно перед критической точкой. Если отношения в свободной или ограниченной областях отрывного течения сжатия одинаковы, то одинаковы и отклонения линий тока внешнего течения, внешнее давление, а также среднее давление отрыва Рр. Если уравнение (14) выражает фундаментальные характеристики течения в области отрыва, то давления в начале области сжатия р также одинаковы в обоих случаях. Перед уступом, обращенным навстречу потоку, значение р определяется механизмом свободного взаимодействия , т. е. приращением давления, которое пограничный слой в состоянии поддерживать перед отрывом. Теперь рассмотрим свободный след. Скорость на центральной линии в области свободного смешения не равна нулю. Течение в состоянии поддерживать возрастание давления в направлении движения до точки торможения (предполагается, что возрастание давления в направлении движения преобладает над возрастанием давления, обусловленным переносом количества движения в поперечном направлении в самом деле, ноток должен остановиться, перед тем как изменить движение на обратное [c.37]

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]

Асимптотический подход к построению решений уравнений Навье-Стокса при больших числах Рейнольдса является в настоящее время одним из мощнейших средств анализа в механике жидкости и газа. Несмотря на неустойчивость большинства известных течений, что, казалось бы, ограничивает область применимости этого метода для ламинарных потоков, с его помощью удается вскрыть физические механизмы и особенности развития вязких течений. Наиболее эффективно асимптотический подход в течение последних 30 лет используется в современной теории отрывных течений. Именно благодаря методу сращиваемых асимптотических разложений удалось обнаружить явление локального взаимодействия между вязкими и невязкими областями потока и понять иерархию построения решения полной задачи обтекания тел. Монография [1] содержит наиболее полное и ясное изложение двумерной теории отрывных течений со взаимодействием. [c.97]

Отрывная зона перед лобовой частью несущей трубы должна существовать при любой высоте ребра, достаточной для образования па его поверхности пограничного слоя. Величина зазора между ребрами существенного влияния на механизм образования -отрывной зоны не оказывает. При ламинарном характере течения интенсивность вихреобразований в этой области низкая, а интенсификации теплообмена не происходит. [c.89]

В первом томе изложены физическая картина и механизм отрыва потока различных видов, описаны возникающие при этом отрывные течения и характеризуются современные методы изучения отрывов потока. Рассмотрены теоретические методы исследования установившегося и неустановившегося отрыва ламинарного и турбулентного потоков жидкости и газа при обтекании двумерных, осесимметричных и пространственных тел, крыльев, а также при течении в плоских и осесимметричных каналах, диффузорах н т. п. Изложены все основные методы теоретического расчета этрыва пограничного слоя, дана критическая оценка этих методов и проведено сравнение с результатами экспериментов. Описаны случаи отрывов ламинарных потоков, вызванных падением скачка уплотнения при трансзвуковых, сверх- и гиперзвуковых скоростях. [c.6]

Приведенные примеры дают представление о некоторых механизмах образования больших вихрей в изолированных системах. В последующих параграфах будет пока 5ано, что подобные механизмы реализуются в различных сдвиговых и отрывных течениях. [c.349]

Область отрывного циркуляционного течения не является изолированной от внешнего потока благодаря механизму турбулентного перемешивания. Тем не менее, массооб-мен тут относительно невелик, что весьма существенно при оценке таких течений с точки зрения аэрации. [c.304]

Работы по определению отрывного диаметра пузыря, числа центров и частоты парообразования позволяют определить потоки тепла и вещества из пристенпого слоя в ядро течения. Выявлено, что при поверхностном кипении тепло, переносимое паровыми пузырьками, мало по сравнению с общим теплоподводом. Например, в работе [5.18], в которой кроме размеров пузырей и частоты их отрыва проводили еще и измерения температурного поля вокруг поднимающегося пузыря, получены следующие результаты. Тепло, выносимое пузырями за счет скрытой теплоты парообразования, составляет 1—4% от общего теплоподвода. Тепло, вьшоспмое перегретой жидкостью, выталкиваемой пузырем и увлекаемой вслед за пим, составляет 13—34%. Остался пеисследовапным механизм переноса примерно 80—60% всего тепла. [c.214]

Поток на скользящем крыле - типичный пример трехмерного пограничного слоя, который подвержен нескольким типам неустойчивостей, каждая из которых может приводить при определенных условиях к переходу к турбулентности. Обычно такие двумерные механизмы, как неустойчивость волн Толлмина - Шлихтинга и ниже по потоку неустойчивость отрывного пузыря [3], доминируют при небольших углах скольжения. Однако начиная с углов скольжения 30-40° и сравнительно небольших скоростей потока формируется ряд продольных стационарных вихрей и усиливаются бегущие волны. Их усиление связано с невязкой неустойчивостью перегибных профилей скорости, которые появляются из-за присутствия поперечного градиента давления, приводящего к возникновению поперечного потока. Вихри поперечного течения возникают уже при небольших числах Рейнольдса, причем переход к турбулентности в этом случае может происходить в области, докритической для неустойчивости волн Толлмина - Шлихтинга [4-6]. [c.43]

В первом (высокотемпературном) решении левая кромка выемки обтекается согласно отрывной схеме, когда нулевая линия тока сходит с обтекаемой поверхности и присоединяется к ней в окрестности правой кромки (фиг. 6,а). Она отделяет внешний высокотемпературный поток от газа в выемке. В результате в ней устанавливается слабое циркуляционное течение согласно одновихревой схеме и во все время движения циркулирует одна и та же масса газа (без обмена с внешним потоком). Через разделяющую линию тока осуществляется теплообмен за счет теплопроводности и в выемку непрерывно подводится тепловая энергия из пристеночных высокотемпературных слоев этот поток тепла обусловливает высокую степень прогрева всей массы газа, находящегося в выемке (фиг. 7). Поскольку основным механизмом прогрева является теплопроводность, вся масса газа имеет почти одинаковую температуру. По этой же причине можно предположить, что данное решение, по-видимому, реализуется при продолжительном движении тела в атмосфере с указанными параметрами. [c.171]

Недавно достигнут определенный прогресс в понимании механизмов течения в области радиального зазора рабочего колеса осевого компрессора [3.81, 3.82]. Оказалось, что перетекание в зазоре начинается на расстоянии четверти хорды и достигает максимума посередине хорды. Поток с низкой энергией перемещается от стенки лопатки и накапливается между средней частью межпрофильного канала и корытцем лопатки, смещаясь все ближе к корытцу при приближении к границе устойчивости. При детальных исследованиях компрессорных решеток в [3.46] были обнаружены нитевидные отрывные зоны, которые имеют такой же вращательный характер, как и вихрь перетекания в радиальном зазоре, и занимают 20 % высоты зазора в пределах половины хорды в выходной части лопатки. [c.90]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...