Пограничные слои и отрыв потока

Из этих трех типов последний оказался самым эффективным. Гибсон не ставил перед собой задачу создания диффузора с оптимальной формой или улучшения его эффективности, он просто показал, что эффективность диффузора при заданных длине и отношении площадей в значительной степени зависит от распределения площадей поперечного сечения. Это распределение является важным фактором, влияющим на развитие пограничного слоя и отрыв потока. Как показал Гибсон, диффузор с линейным распределением площадей по длине не имеет других преимуществ, кроме простой формы. [c.174]

Пограничные слои и отрыв потока [c.101]

Такое движение частиц в пограничном слое вызывает отрыв потока от поверхности лопаток, что, как известно, сопровождается вихреобразованиями, а следовательно, и потерей энергии. При некоторых режимах обтекания решетки потери энергии, обусловленные отрывом пограничного слоя, могут значительно превысить потери от трения. Отрыв потока от поверхности лопаток приводит к уменьшению живого сечения потока, а следовательно, при заданном перепаде давления в решетке — и к уменьшению расхода рабочей среды через решетку. [c.25]

Вычисления по методу Кармана — Милликена громоздки, и из-за большого числа промежуточных шагов с использованием конечного числа членов степенных рядов, а также графических построений решение получается приближенным. Однако это хороший пример метода решения сложной задачи пограничного слоя, включающей отрыв потока. [c.82]

Это утолщение вытесняет внешнюю часть слоя и оттесняет внешний поток от стенки, порождая семейство волн сжатия в сверхзвуковом потоке (фиг. 3, а). Волны сжатия начинаются в сверхзвуковой части пограничного слоя и распространяются во внешний поток. Таким образом, пограничный слой преобразует резкий перепад давления в более сглаженное распределение, которое может быть им преодолено при условии, что скачок достаточно слаб. С увеличением интенсивности скачка (т. е. приращения давления) градиенты в этой области также увеличиваются и во внутренней части начинается торможение потока, которое продолжается до тех пор, пока не наступит состояние, при котором невозможно движение газа в основном направлении у поверхности тела. Как показано на фиг. 3, б, эти нижние слои отрываются от поверхности, вызывая дальнейшее отклонение внешних частей пограничного слоя и внешнего потока. Так возникает отрыв в непрерывном поле течения, который усиливается с увеличением интенсивности скачка [2]. [c.243]

Необходимым условием отрыва является положительный градиент давления. Следовательно, в общем случае отрыв потока происходит под воздействием такого градиента, а также ламинарных или турбулентных процессов. Если оба эти фактора отсутствуют, то отрыва не происходит. Например, поток не отрывается от плоской пластинки, для которой характерными являются постоянство давления во всех сечениях пограничного слоя и, следовательно, равенство нулю продольного градиента давления = 0). [c.97]

Исследования показали, что срыв можно предотвратить, если осуществить отсос пограничного слоя и тем самым исключить воздействие на поток такого фактора, как вязкость, являющуюся одним из определяющих условий отрыва. С другой стороны, можно создать искусственно условия, при которых проявляется действие сил вязкости, и тем самым вызвать отрыв [c.99]

Причина отрыва потока, как указывалось, — наличие градиента давления на стенке. Он приводит к тому, что в каждой последующей точке по потоку давление больше, чем в предыдущей. Следовательно, вблизи стенки, где скорости потока из-за вязкости и так очень малы, градиент давления еще больше тормозит движение частиц жидкости. Это может привести к остановке жидкости в пограничном слое и даже вызвать движение в обратном направлении. При этом основной поток как бы оттесняется от стенки — происходит отрыв. [c.367]

На рис. 27.7 [81] представлены кривые изменения локального числа Нуссельта при поперечном обтекании цилиндра в зависимости от угла ф для различных чисел Рейнольдса в условиях постоянного теплового потока по поверхности. Из рисунка видно, что число Нуссельта уменьшается, начиная от передней критической точки, достигает минимума при некотором угле ф и далее вниз по потоку резко возрастает. В передней критической точке толщина ламинарного пограничного слоя мала и поэтому локальные коэффициенты теплоотдачи и числа Нуссельта велики. По мере удаления от критической точки вниз по потоку растет толщина пограничного слоя, вместе с ней растет его тепловое сопротивление и коэффициент теплоотдачи уменьшается. В зоне отрыва пограничного слоя коэффициент теплоотдачи вновь резко возрастает. В этой области происходят весьма сложные и еще до конца не ясные явления. Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщение пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (см. гл. 24) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.321]

В отличие от конфузоров, в диффузорах течение направлено в сторону повышенного давления, в результате чего увеличивается толщина пограничного слоя и возможен отрыв потока от стенок с возникновением обратных токов. Это объясняет более низкие значения КПД диффузоров по сравнению с конфузорами. Безотрывное течение в конических диффузорах соответствует углу раскрытия 7<8°, диапазон углов от 8 до 15° является переходным от безотрывного течения к отрывному. [c.91]

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]

При кипении жидкости основной поток тепла от поверхности нагрева передается жидкой фазе, так как она обладает значительно большей теплопроводностью, чем паровая фаза. Поэтому, как и в случае конвекции однофазной жидкости, основным тепловым сопротивлением при кипении является тепловое сопротивление пограничного слоя жидкости. Однако периодический отрыв паровых пузырьков от стенки и их всплывание вызывают сильное движение, турбулизацию жидкости, разрушающую пограничный слой, что приводит к значительному увеличению интенсивности теплоотдачи по сравнению с конвекцией однофазной жидкости. Большой эффект увеличения теплоотдачи за счет парообразования в пограничном слое жидкости обусловлен тем, что при кипении разрушение пограничного слоя исходит непосредственно от поверхности нагрева, на которой зарождаются паровые пузырьки. Поэтому турбулизирую-щее влияние паровых пузырьков охватывает весь пограничный слой и далее распространяется на ядро потока. При конвекции однофазной жидкости также может иметь место турбулизация пограничного слоя жидкости. В этом случае она возникает за счет турбулентных пульсаций жидкости, которые возрастают с увеличением скорости ее движения. Но эти возмущения идут в обратном направлении, т. е. из ядра потока к стенке, и полностью на. всю толщину пограничного слоя из-за вязкости жидкости не распространяются. При любой скорости движения на поверхности сохраняется тонкий [c.225]

Задачей расчета турбулентного пограничного слоя является определение его характеристик при заданном законе изменения скорости движения внешнего потока по координате х. Обычно определяют трение, тепловой поток и поток массы на обтекаемой поверхности как функции координаты х, изменение толщин и интегральных характеристик пограничного слоя в направлении течения. В потоках с положительным градиентом давления, кроме того, выясняют происходит или не происходит отрыв пограничного слоя, и если происходит, то в каком месте. [c.271]

Рассмотренная схема течения в решетках с головными волнами соответствует решетке с прямолинейным участком спинки лопатки до основания замыкающей головной волны. Однако в реальных конструкциях спинка профиля на участке до замыкающего скачка обычно выполняется с небольшой криволиней-ностью (в целях уменьшения длины хорды профиля лопатки). В этом случае на криволинейном участке спинки профиля до замыкающего скачка (как при течении Прандтля—Майера) будет происходить дополнительный разгон потока, в результате чего число М перед замыкающим скачком будет больше, чем в набегающем потоке перед решеткой. Это приведет к увеличению волновых потерь и к увеличению вероятности отрыва пограничного слоя у основания замыкающего скачка. При числе М перед скачком более 1,30. .. 1,35 отрыв пограничного слоя и связанное с ним увеличение потерь становится неизбежным. [c.75]

Отрыв потока обусловлен влиянием вязкости, которая уменьшает скорость движения воздуха в пограничном слое и может быть причиной появления обратных токов, оттесняющих поток от [c.255]

На рис. 9. 12 показана схема течения при наличии пограничного слоя и зоны его отрыва. Как видно, у поверхности ступенчатого конуса (клина) и обечайки образуются пограничные слои, которые быстро нарастают по длине. В местах образования скачков происходит повышение давления. Оно передается по дозвуковой части пограничного слоя против потока, что приводит к его утолщению. В местах вздутия пограничного слоя возникают дополнительные скачки уплотнения. Наконец, вблизи горла в месте резкого поворота потока происходит его отрыв от поверхности торможения. [c.271]

Отрыв потока возникает на поверхности тела и определяется законом движения пограничного слоя и, следовательно, прежде всего зависит от такого свойства жидкости как вязкость. Рассмотрим схему (рис. 7.7), которая поясняет причину отрыва [c.181]

Осаждение частиц, так же как и отрыв прилипших (см. с. 300), происходит в пограничном слое и зависит от характера движения в нем. Последнее обстоятельство учтено, и коэффициент Кп связан со структурой потока следующим образом [249] [c.279]

Для выяснения влияния пограничного слоя на отрыв частиц обратимся к рис. X, 1- В зависимости от скорости потока пограничный слой может быть ламинарным (рис. X, 1, ) и турбулентным (рис. X, 1,6). Ламинарный пограничный слой характеризуется линейным распределением скорости в нем. Прилипшие частицы могут быть утоплены в этом слое тогда, когда их диаметр меньше толщины пограничного слоя (см. положение I, рис. X, 1,а). Положение П характерно тем, что диаметр прилипших частиц больше толщины пограничного слоя. [c.301]

Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщения пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (гл. VII) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.213]

Ланге [22] собрал экспериментальные результаты по взаимодействию скачка уплотнения с двумерным пограничным слоем, опубликованные до июля 1953 г. Эти эксперименты проводились с плоскими пластинами, на которых устанавливались уступы или клинья (фиг. 21, 22). Падающий на пластину скачок уплотнения создавал положительный градиент давления, достаточный, чтобы вызвать отрыв потока. При переходе через скачок давление возрастает, и разность давлений на фронте скачка распространяется в нижних слоях пограничного слоя. Таким образом, появляющийся на стенке градиент давления определяется свойствами пограничного слоя и интенсивностью скачка уплотнения. Однако отрыв потока вызывается главным образом перепадом давления в скачке уплотнения, поэтому, возможно, существует критический перепад давления, который достаточен, чтобы вызвать отрыв потока. Рассмотрим отдельно отрыв потока при взаимодействии скачка уплотнения с ламинарным и турбулентным пограничными слоями. [c.33]

Изменение потерь в диффузоре в основном связано с положением точки отрыва по длине диффузора. Г. М. Бам-Зеликовичу (1954) принадлежит несколько иная трактовка этого вопроса. Полагая, что в диффузоре с прямыми стенками отрыв пограничного, слоя всегда возникает во входном сечении, он объясняет разницу в потерях в диффузорах с различными углами раскрытия не различным расположением зоны отрыва по длине диффузора, а различными условиями смешения оторвавшегося пограничного слоя и основного потока. [c.797]

Наличие даже слабого скачка уплотнения приводит к резкому увеличению давления во внешнем потоке. Рост давления передается навстречу потоку по дозвуковой части пограничного слоя. Линии тока отклоняются от стенки, порождая в сверхзвуковой частя пограничного слоя семейство волн сжатия, которые распространяются во внешний поток и оказывают влияние на форму и интенсишность скачка уплотнения вблизи области взаимодействия. Продольный градиент давления в пограничном слое оказывается значительно меньше, чем во внешнем потоке. Если скачок слабый, то движение в пограничном слое происходит под воздействием небольшого положительного градиента давления и отрыв потока не происходит. С увеличением интенсивности скачка уплотнения во внешнем потоке возрастает градиент давления вблизи стенки и возникает отрыв пограничного слоя. При этом увеличивается отклонение линий тока в сверхзвуковой части течения, благодаря чему поддерживается необходимое распределение давления, соответствующее данной интенсивности скачка уплотнения. В зависимости от условий во внешнем потоке (интенсивности скачка уплотнения, местного числа М, ускоренного или замедленного характера течения) и формы обтекаемого тела возможны два случая. В первом случае поток после отрыва присоединяется снова к стенке. Сразу за скачком уплотнения возникают волны разрежения, как при обтекании внешнего тупого угла. В месте присоединения поток направлен под некоторым углом к стенке, поэтому здесь возникает новый скачок уплотнения, который может вызвать иногда новый отрыв пограничного слоя. Таким образом, могут появиться несколько 22 [c.339]

Следует иметь в виду, что наличие скачков уплотнения во внешнем потоке оказывает влияние на распределение скорости п давления в пограничном слое. При небольшой интенсивности падающего скачка это влияние сводится к некоторому утолщению пограничного слоя профиль скорости при этом изменяется мало. При большой интенсивности падающего скачка уплотнения возникает отрыв пограничного слоя и образуется вихревая зона. Вниз по потоку от точки отрыва начинается перемешивание оторвавшихся струек и нарастание нового пограничного слоя на стенке. Благодаря передаче давления по дозвуковой части пограничного слоя вверх по потоку давление перестает быть постоянным поперек пограничного слоя, т. е. dp/di/ Ф 0. Поэтому все методы расчета, разработанные в предположении постоянства статического давления в поперечном сечении пограничного слоя, могут быть использованы лишь в достаточном удалении от места взаимодействия. Сравнение приведеяных выше данных показы- [c.347]

Обтекание тел с затупленной кормовой частью (неудобообте-каемых тел), как правило, сопровождается отрывами. Кинематическая структура потока зависит от числа Рейнольдса и, если движение возникло из состояния покоя, от времени с начала движения. На рис. 8.29 показаны снятые на кинопленку последовательные стадии развития пограничного слоя и формирования вихрей при обтекании кормовой части цилиндрического тела потоком воды, начинающим движение из состояния покоя. В начальный момент пограничный слой почти отсутствует, и течение близко по структуре к потенциальному. В дальнейшем происходит нарастание пограничного слоя, его утолщение и, наконец, отрыв (рис. 8.29, 4). Оторвавшийся пограничный слой свертывается в крупный вихрь, оттесняющий поток от поверхности тела. [c.350]

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]

Нарастание пограничного слоя и особенно его отрыв существенно влияют на отклонение потока. Об этом свидетельствует то, что отклонение потока растет с увеличением положительных угяов атаки. Пфлейдерер [57] отмечает, что в центробежном потоке течение несколько благоприятнее в связи с тем, что пограничный слой некоторым образом отсасывается центробежными силами, но, с другой стороны, конечная толщина лопастей вместе с поджатием потока на входе усиливает необходимое торможение . У турбин вследствие кон-фузорности потока на выходе влияние потерь, меньще. [c.74]

Действительная картина течения газа через щель в уплотнении несколько отличается от того, что было описано в разд. 4.6. Рас-с.мотрим один гребень уплотнения и обозначим толщину гребня Д, а зазор между гребнем и нижней стенкой б. При течении вязкого газа на стенке образуется пограничный слой. Если при постоянной величине зазора сильно увеличить толщину гребня, то картина течения изменится, и коэффициент расхода будет определяться не срывом потока на кромке, а пограничным слоем, воз-никающИхМ на стенке. Такое течение будет представлять собой течение в узкой длинной щели. Такого же эффекта можно добиться, уменьшая величину зазора при той же величине гребня. Очевидно, что во внимание должна приниматься относительная толщина гребня Д/б. Когда гребень относительно тонок, коэффициенты расхода имеют приблизительно то значение, которое следует из теории для бесконечно тонкого гребня. При увеличении относительной толщины гребня коэффициент расхода вначале растет это объясняется тем, что отрыв локализуется на входном участке и течение напоминает течение в короткой трубе. При дальнейшем увеличении толщины гребня коэффициент расхода снижается, так как возникают достаточно толстые пограничные слои и течение больше начинает напоминать течение в длинной трубе. [c.266]

Поскольку в турбулентном пограничном слое кинетическая энергия потока у стенки существенно больше, чем в ламинарном (более наполнен профиль скорости), а также больше и величина dxjdy, определяющая увлекающее действие верхних слоев жидкости, турбулентный пограничный слой способен преодолевать и существенно большие по-лон<ительные градиенты давления, чем ламинарный слой. Если перепад давления Ар превышает предельно допустимое для данного течения значение, то в некоторой точке S (см. рис. 6.13) поток отклоняется от стенки и происходит его отрыв с образованием свободной границы SK. В области отрыва KSD жидкость движется в направлении, обратном основному потоку, как показано штриховыми линиями. [c.185]

Наличие вязкости приводит к тому, что вследствие резкого возрастания давления в направлении течения вблизи пересечения скачка со стенкой может произойти отрыв пограничного слоя, сильно видоизменяющий картину течения. Помимо этого, действие вязкости проявляется в наличии зоны дозвуковых скоростей вблизи стенки, по которой возмущения, несмотря на сверхзвуковой характер течения во внешней его части, могут передаваться вверх по потоку и тем самым изменять картину течения и при отсутствии отрыва пограничного слоя. Ввиду солжности явления взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем и сравнительно небольшого количества опытных данных теория его пока отсутствует. [c.53]

Изложенные соображения, поясняющие механизм передачи резких изменений во внешнем потоке (падение ударной волны на пограничный слой, отрыв нограничного слоя, угловая точка на поверхности тела) по ламинарному пограничному слою вверх по потоку, описывают широкий класс явлений как в сверхзвуковом и гиперзвуковом, так и в дозвуковом двинieнияx газа. Аналогичные по общей структуре процессы имеют, как уже об этом упоминалось в гл. IX, место и в пограничных слоях в потоках малых скоростей. Желая подчеркнуть характерную особенность всей этой группы явлений, заключающихся в возможности всесторонней, как вниз так и вверх по течению, передачи [c.709]

Относительная скорость в по-грапично.м слое есть отношение скорости потока на уровне высоты частиц Уотр к средней скорости потока (или в данном случае к скорости движения пластин). Относительная скорость показывает, какую часть от средней скорости потока составляет скорость на уровне высоты частиц. Как следует из приведенных данных, частицы лежат в пограничном слое и их отрыв осуществляется при скорости, меньшей средней скорости потока (точнее, скорости движения пластины). [c.344]

При сравнении потоков вокр]уГ тел различной формы, но похожих др г на друга, например труб разных сечений, крыльев разных самолетов и т. п., число Ке примерно указывает на изменение соотношения между силами инерции и силами вязкости. Характер потока около тела, например отрыв потока, определяется не только формой тела, но и соотношением между силами инерции и силами вязкости. Для выяснения влияния этого соотношения на обтекание рассмотрим в следующем параграфе подробнее пограничный слой и связь его с вихреобразованием и отрывом потока. [c.390]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...