Отрыв пограничного слоя и образование вихрей

Отрыв пограничного слоя и, образование вихрей являются основной особенностью поперечного омывания трубы. [c.222]

ОТРЫВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ и ОБРАЗОВАНИЕ ВИХРЕЙ [c.41]

Оговорка об идеальности среды относится к вычислению поля диполя по известной скорости тела. Дело в том, что в неидеальной (вязкой) среде картина обтекания не позволяет выразить реакцию среды через присоединенные массы жидкость прилипает к телу, увлекающему за собой пограничный слой. Для малых частичек это приводит как бы к увеличению эффективного размера частичек для больших (по сравнению с толщиной пограничного слоя) тел при больших амплитудах смещений наблюдается отрыв пограничного слоя с образованием вихрей, кавитационных каверн и т. п. Тогда расчет по формулам 106, содержащим скорость тела, делается невозможным. Но даже и в этих случаях сила диполя выражается формулой (106.10) через стороннюю силу, действующую на тело, и ускорение, получаемое телом, и дипольное излучение можно найти по формуле (102.6), несмотря на полное [c.348]

Критическое число Re в этом случае равно 500. На фиг. 64 представлены кривые относительного изменения коэффициента теплоотдачи по окружности поперечно обтекаемого цилиндра. Уменьшение коэффициента теплоотдачи от лба цилиндра к его середине (относительно направления потока) связано с нарастанием в этой области пограничного слоя. В точке минимума теплоотдачи (ф а90°) происходит отрыв пограничного слоя и начинается возрастание коэ ициента теплоотдачи, связанное с развитием вихре-образования в кормовой области цилиндра. [c.240]

За счет действия сил вязкости скорость и, следовательно, кинетическая энергия жидкости непосредственно у поверхности цилиндра малы. Возрастание давления вдоль потока приводит к торможению жидкости и последующему возникновению возвратного движения. Возвратное течение оттесняет пограничный слой от поверхности тела происходит отрыв потока и образование вихрей (рис. 9-3). [c.222]

В технических приложениях мы чаще всего сталкиваемся с задачами теплообмена, в которых происходит не изолированное развитие теплового пограничного слоя, а совместное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. В литературе имеется несколько работ, посвященных решению этой задачи. Решения проводились преимущественно интегральными методами, так как в принципе эта задача подобна задаче теплообмена при развитии турбулентного пограничного слоя на наружной поверхности тела. Однако первая задача дополнительно осложняется тем, что на развитие турбулентного пограничного слоя сильно влияют условия на входе в трубу. Если вход в трубу выполнен в виде хорошо спрофилированного сопла, формирующего профиль скорости во входном сечении, близкий к однородному, и если на входе имеется турбулизатор пограничного слоя, то развитие полей скорости и температуры в начальном участке близко к расчетному. Такие условия на входе специально создаются в лаборатории, а на практике встречаются довольно редко. Если не проводить искусственную турбулизацию пограничного слоя, на стенке будет развиваться ламинарный пограничный слой. В зависимости от числа Рейнольдса и степени турбулентности главного потока ламинарный пограничный слой может стать стабилизированным прежде, чем произойдет переход к турбулентному пограничному слою. В промышленных теплообменниках вход в трубу выполнен обычно далеко не в виде сопла. Значительно чаще вход представляет собой внезапное сужение. Во многих теплообменниках перед входом в трубки имеются колена. В любом случае на входе происходят отрыв потока и интенсивное образование вихрей, распространяющихся вниз по течению. Это значительно интенсифицирует теплоотдачу по сравнению с теплоотдачей к развивающемуся турбулентному пограничному слою, когда турбулентные вихри образуются только на стенке трубы. [c.235]

Угол стреловидности передней кромки составлял от 75,7 до 60,2°. Во всех исследованных случаях происходил отрыв ламинарного пограничного слоя, и образующийся на линии отрыва вихревой слой в большинстве случаев свертывался в вихрь. С увеличением угла стреловидности передней кромки интенсивность вихря уменьшалась. Внутрь от линии отрыва в течении преобладали один или более вихрей, образованных оторвавшимся слоем, и поле течения отличалось от ко [c.163]

НИИ достигает минимума, так что на участке АС оно падает, а на участке СЕ возрастает. Такие же изменения давления вдоль поверхности тела имеют место и в пограничном слое (так как поперек пограничного слоя давление почти не меняется). Следовательно, на участке СЕ жидкость в пограничном слое должна двигаться по направлению возрастания давления, что приводит к ее торможению. Наиболее сильно это торможение сказывается, конечно, на частицах жидкости, движущихся около самой поверхности цилиндра, т. е. обладающих наименьшей скоростью. В некоторой точке О вниз по потоку эти частицы останавливаются, а за точкой О даже двигаются вспять по сравнению с более удаленными от поверхности цилиндра и поэтому еще не заторможенными частицами. Образующееся у поверхности тела за точкой О возвратное течение оттесняет внешнее течение от поверхности цилиндра — происходит, как говорят, отрыв пограничного слоя от обтекаемой поверхности с образованием в жидкости поверхности раздела ОР. Если пограничный слой до отрыва был ламинарным, то после отрыва он ведет себя как свободная струя в затопленном пространстве и быстро становится турбулентным (при заметно меньших Не, чем не отрывавшийся пограничный слой, так как наличие стенки действует на течение стабилизирующим образом). Поверхность раздела ОРу являющаяся поверхностью тангенциального разрыва скорости, весьма неустойчива (см. ниже) и свертывается в один или несколько вихрей. В области РОЕ за поверхностью раздела около цилиндра образуется крупный вихрь второй такой же вихрь образуется в нижней части цилиндра. Эти вихри попеременно отрываются от поверхности цилиндра и уносятся вниз по течению на их месте образуются новые вихри. [c.71]

В диффузорных решетках у выходной части спинки имеют место диффузорное течение, набухание пограничного слоя и его отрыв. Отрыв приводит к образованию вихрей с обратным током у поверхности. Вихревые жгуты переходят в основной поток и затухают в нем. На создание вихрей затрачивается энергия, и профильные потери при обтекании лопаток возрастают. [c.104]

Увеличение угла атаки (рис. 6.1.4,а) приводит к тому, что оторвавшийся на подветренной стороне поток 1 не попадает на поверхность тела. В непосредственной близости от места перехода носовой части в цилиндрическую поток разгоняется до сверхзвуковой скорости, возникает волна разряжения 2, формируется пограничный слой 3. Ниже по потоку образуется скачок уплотнения 4, за которым происходит отрыв и появляются два вихря 5 с противоположным направлением вращения (как и при обтекании длинных тел вращения под углами атаки [45]). Если удлинить иглу (рис. 6.1.4,6), то отрыв с образованием вихрей 5 будет происходить уже на подветренной [c.387]

Течение через внезапное сужение в результате отрыва в угловых точках сопровождается образованием двух вихревых областей Л и (рис. 7.20, б). Отрыв в угловой зоне А объясняется тем, что давление вблизи угла на вертикальной стенке увеличенное и по- граничный слой на участке горизонтальной стенки АД движется против потока, встречается с пограничным слоем на этой стенке и, взаимодействуя с ним, сворачивается в вихрь. Вихрь подсасывает часть пограничного слоя с вертикальной стенки АЕ. Отрыв в зоне Б обусловлен поджатием потока при огибании угловой точки, где возникают положительные градиенты давления. Зона отрыва Б в зависимости от длины суженного участка U может быть замкнутой (при больших li) или разомкнутой. В этом случае также генерируется повышенная турбулентность и происходит частичная диссипация кинетической энергии. Различие между внезапным расширением и сужением заключается прежде всего в том, что в первом случае течение диффузорное, а во втором — конфузорное. Комбинированные каналы (рис. 7.20, в, г) образуют конфузорно-диффу-зорное и диффузорно-конфузорное течения. [c.260]

Рассмотрим процесс поперечного обтекания одиночной цилиндрической трубы потоком жидкости (рис. 17.7). Плавное обтекание цилиндра возможно только при малых скоростях потока — при Re < 5. При всех значениях Re > 5 наблюдается отрыв потока от стенки трубы и образование в кормовой части двух симметричных вихрей, которые с увеличением скорости потока вытягиваются по течению, удаляясь от трубы. Ламинарный пограничный слой, образующийся на лобовой части по обе стороны от точки О, ирн 5 < Re < 2-10 отрывается от поверхности трубы в точке а, характеризующейся углом ф 82° (рис. 17.7, а). Увеличение толщины пограничного слоя от минимального в точке О до максимального в точке отрыва а приводит к увеличению термического сопротивления и уменьшению коэффициента теплоотдачи а. Коэффициент а имеет максн.мальное значение в точке О, минимальное — в точке отрыва а. В кор.мовой части значения а вновь увеличиваются за счет разрушения пограничного слоя и образования вихрей, турбулизирующих поток. При значительных числах Рейнольдса (Re > 2-10 ) ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный (точка Ь на рис. 17.7, б) и место отрыва от трубь перемещается по потоку (точка а). Это приводит к улучшению обтекания цилиндра (ср 120") и уменьшению вихревой зоны. [c.191]

На кормовой части обтекаемого тела всегда происходит отрыв пограничного слоя с выносом газа во внешнее течение с образованием вихрей и большой потерей энергии. Явление отрыва пограничного слоя при ленточном шлифовании наблюдается в местах огибания бесконечной лентой роликов лентопротяжных механизмов и сложнофасонных копиров. В результате за кормовой частью этих элементов образуется область, в которой распределение давления сильно отличается от распределения давления, соответствующего участкам прямолинейного движения абразивной ленты. За роликами на некотором расстоянии образуются определенная последовательность вихрей, которую называют вихревой дорожкой Кармана . Вихревые дорожки в общем случае не устойчивы. [c.194]

Жидкость, заторможенная в пограничном слое, не во всех случаях прилегает ко всей обтекаемой стенке тела в виде тонкого слоя. Бывают случаи, когда пограничный слой сильно утолщается вниз по течению и при этом в нем возникает возвратное течение. Это влечет за собой вынос жидкости, заторможенной в пограничном слое, во внешнее течение, вследствие чего последнее оттесняется от тела. В таких случаях говорят, что пограничный слой отрывается от тела. Отрыв пограничного слоя всегда связан с сильным образованием вихрей и с большой потерей энергии на кормовой части обтекаемого тела. Эти явления наблюдаются в первую очередь у плохо обтекаемых, тел, например у круглого цилиндра и шара. В результате за кормо-вой частью таких тел образуется область сильно замедленного течения (так называемая застойная область), в которой распределение давления сильно отличается от распределения давления, соответствующего течению без трения (это ясно видно из рис. 1.9 и 1.10, изображающих распределение давле-.ния для круглого цилиндра и шара). Именно это измененное, по сравнению со случаем идеальной жидкости, распределение давления, связанное с отрывом пограничного слоя, и является причиной большого сопротивления плохо обтекаемых тел. [c.37]

Отрыв пограничного слоя вносит качественное изменение в обтекание тела потоком жидкости, которое не ограничивается лишь появлением лобового сопротивления, а сопровождается образованием вихрей, срывающихся с цилиндра и уносящи.хся потоком жидкости. Они рассеиваются далеко позади цилиндра. Явление вихреобразования происходит так по любой нормали к поверхности цилиндра скорость жидкости постепенно возрастает от нулевой, которую имеет слой, непосредственно прилегающий к стенке, до скорости потока за пределами пограничного слоя, толщина которого мала. На рис. 3.2, а показано распределение скоростей при ламинарном течении в пограничном слое, а на рис. 3.2,6—при турбулентном течении, которое характеризуется более быстрым нарастанием скоростей у пластинки. [c.47]

Если же слой жидкости, непосредственно прилегающий к цилиндру, т. е. пограничный слой, отсасывать внутрь цилиндра через какие-либо щели (фиг. 10. 10), то можно значительно улучштъ обтекание цилиндра. Пограничный слой при этом будет прилипать к поверхности цилиндра, обтекание станет более плавным, и отрыв может быть полностью ликвидирован. В результате вихри образовываться не будут, и картина обтекания цилиндра примет вид, показанный на фиг. 10. 10, т. е. будет приближаться к картине потенциального обтекания. Таким образом, теория пограничного слоя, в частности, важна и тем, что она позволила вникнуть в существо О бтекания тела потоком вязкой жидкости и выяснить механизм образования вихрей при обтекании. [c.263]

Наиболее простым видом пространственного отрывного течения является отрыв потока на бесконечном цилиндре со скольжением (рис. 3.5). В этом случае течение в продольном направлении определяется независимо от течения в поперечном направлении. Явление отрыва имеет по сути двумерный характер, и естественно пользоваться обычным критерием отрыва для двумерных и осесимметрических течений ди/д1)1г=о = др1дг[ = 0). Другим хорошо известным примером является отрыв при обтекании острого конуса под углом атаки при сверхзвуковых скоростях. Отрыв ламинарного пограничного слоя приводит к образованию устойчивых вихрей и ядер завихренности, причем реализуемая картина течения заметно отличается при малых, умеренных и больших углах атаки. При умеренных углах атаки на боковой поверхности конуса отрыв происходит вдоль образующей. Критерий отрыва можно связать с появлением возвратного течения, т. е. в этом случае (а(о/а )Е=о = 0, др/д1 = 0) (рис. 3.6). [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...