Сход вихрей

На рис. 11.14 показано, что оперение при М о = 2,5 располагается внутри конуса Маха с вершиной в точке В схода вихря с крыла. Поэтому в (12.6.60) [19] следует принять Ае = 1 и ([c.643]

Соотношение (2.5.27) соответствует аэродинамической теории тонкого тела, согласно которой влияние вихря распространяется на всю площадь оперения, что практически имеет место при дозвуковых и небольших сверхзвуковых скоростях. По мере увеличения числа М (М<==. > 1) зона влияния вихря, ограниченная конусом Маха (с вершиной А в месте схода вихря, рис. 2.5.4) сужается, что, естественно, приводит к снижению угла скоса. Это снижение можно учесть коэффициентом где — часть пло- [c.204]

Принимаем расстояние между осью вращения консоли крыла и точкой схода вихря йдр = 2 м и по формуле (3.1.37) подсчитываем координату вихря над оперением [c.259]

В работе [М.28] описано экспериментальное исследование отрыва пограничного слоя и срыва потока на серии профилей при малых числах Маха, но сравнительно больших числах Рейнольдса. Во всех случаях при динамическом срыве происходил сход вихрей с передней кромки. При развитии срыва на большей части верхней поверхности образующиеся вблизи передней кромки зоны завихренности отделялись от нее и уносились в направлении задней кромки со скоростью в 2—3 раза меньшей, чем скорость набегающего потока. Для большинства профилей. [c.817]

Наряду с разработкой теории крыла бесконечного размаха почти одновременно были предприняты шаги для построения методов расчета обтекания крыла конечного размаха. Общее представление о схеме схода вихрей с такого крыла содержалось уже в трактате Ф. Ланчестера а применительно к расчету винтов — у Н. Е. Жуковского. Попытки разработать соответствующую теорию крыла конечного размаха были предприняты примерно в одном и том же направлении Л. Прандтлем и С. А. Чаплыгиным. Однако Чаплыгин, получив ряд важных результатов для расчета индуктивного сопротивления крыла, прекратил свою работу в этой области и ничего [c.289]

С. А. Чаплыгин еще в 1910 г. нашел причину возможности изменения интенсивности присоединенного вихря в сходе вихрей с поверхности крыла и дал первую теорию крыла конечного размаха изложение этой теории появилось, повидимому, впервые лишь в специальной монографии В. В. Голубева, выпущенной в свет в 1931 г. Только спустя много лет после создании теории Чаплыгина появилась теория несущей линии Прандтля. [c.449]

В настоящее время интенсивно изучается переход ламинарного течения в следе в турбулентное. Пока еще не известна исходная причина перехода, хотя представляется, что неустойчивость или сход вихрей с тела вызывают возмущение ламинарного течения. Переход течения в следе зависит главным образом от высоты или атмосферного давления ж плотности, а также от размеров тела, [c.139]

Расчет обтекания треугольных крыльев малого удлинения с отрывом потока, включая стреловидные крылья при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, приводится в работах [6—151. Эти методы расчета являются приближенными и основаны на линейной теории влияние угла атаки, кривизны, толщины рассчитываются в отдельности и затем суммируются. Несмотря на большой угол схода вихрей, при соответствующем его выборе расчетные значения нормальной составляющей силы и положение центра давления для треугольных крыльев с удлинением 1—4 хорошо согласуются с экспериментом. [c.201]

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]

Изменение профиля цилиндра влияет различным образом. Были исследованы тела эллиптической и оживальной формы, а также пластинки, наклоненные к потоку. Как следует из п. 3, с обеих сторон тела всегда сходятся вихри почти одинаковой интенсивности, поэтому вихревой след за наклоненной пластинкой все же может быть аппроксимирован идеальной вихревой [c.373]

Отметим, наконец, интересное явление концевой кавитации (рнс. 117), вызываемое сходом вихрей с концов лопастей винта. Согласно теореме Кутта — Жуковского [62, стр. 188], циркуляция Г вокруг винта длиной / связана с тягой Т формулой Т = p/t/r. С другой стороны, для того чтобы давление внутри полого вихря радиуса г упало до величины упругости пара р , если течение вне вихря безвихревое, должно иметь место соот- [c.409]

Теорема Лагранжа не препятствует возможности схода вихрей внутрь области, занятой движущимся газом, с поверхности обтекаемых тел (см. об этом 17 гл. П1). [c.146]

Вследствие периодического схода вихрей с поверхности профиля течение жидкости является неустановившимся, т, е. все основные элементы течения явно зависят от времени I. [c.198]

Вейс-Фо, однако, пошел дальше и попытался доказать теоретически и экспериментально, что это животное использует специфические аэродинамические эффекты, прежде не известные аэродинамикам, — механизм генерации подъемной силы вследствие складывания и раскрытия крыльев. Он ясно показал, что складывание и раскрытие , выполняемое по разу за взмах крыльев, немедленно создает циркуляцию, необходимую для достижения высокого коэффициента подъемной силы без необходимости выжидать, пока сработает классический процесс схода вихря с задней кромки крыла. Лайтхилл [25] проанализировал с аэродинамической точки зрения различные факторы, благодаря которым этот механизм Вейс-Фо является столь эффективным ). [c.74]

Целью данного исследования является расчет поля скоростей вблизи отсосов-раструбов с учетом схода вихрей со всех острых кромок, а также определение очертаний крупномасштабных вихревых структур на входе в раструб. [c.595]

В начальный момент времени жидкость покоится во всех точках пространства. В следующий момент времени включается отсос в проеме Т8 и сходят вихри со всех острых кромок А, В, С, В по направлению движения потока. [c.596]

Завихренность редко сходит с обтекаемой поверхности непрерывно. Периодические компоненты в пограничных слоях быстро увеличиваются до тех пор, пока нелинейные эффекты не начинают определять времена запаздывания и сход дискретных вихрей. Этот процесс с присущим ему запаздыванием. является фундаментальным процессом гидродинамики. И если расчетные методы несовершенны, то часто это является следствием недостаточного понимания процесса схода вихрей. [c.226]

Для обтекания плохообтекаемого тела дозвуковым стационарным потоком характерны нестационарность течения в следе и периодический сход вихрей. Вихревая картина течения имеет вид упорядоченной дорожки, состоящей из вихрей, которые схо- [c.226]

Расчет частоты схода вихрей основывается на исследованиях Струхаля [8.4]. В результате изучения вибраций кругового цилиндра, установленного поперек потока, им было введено безразмерное число Струхаля 3 = 1й/и. Для круговых цилиндров при докритических числах Рейнольдса с точностью 5 % число Струхаля оказалось равным 0,21 [8.5]. [c.227]

Хотя вихревые дорожки в настоящее время можно рассчитать численно, до сих пор нет приемлемого физического объяснения вихревой дорожки Кармана вследствие трудностей определения начала схода вихрей, скорости перемешивания и применения условия устойчивости. [c.227]

Данные по частотам схода вихрей в зависимости от геометрических параметров обтекаемого тела имеют значительный разброс. Большинство исследователей согласны в том, что необходимо учитывать эффекты, связанные с пограничным слоем непосредственно перед отрывом. Эти эффекты невелики при обтекании круговых цилиндров, однако в случае тонких тел, таких, как профили лопаток, влияние пограничного слоя на периодический сход вихрей может быть значительным [8.10]. Предложено универсальное число Струхаля с использованием в качестве характерной длины полной толщины потери импульса в следе [8.11] и толщины вытеснения [8.12]. Эти попытки имеют тот недостаток, что толщина потери импульса зависит от донного давления, а толщина вытеснения — от осевого расстояния в области схода вихрей. Вполне вероятно также существование кратных мод в вихревых дорожках [8.13]. [c.227]

Эксперименты показывают [8.19], что в случае изэнтропического потока на выходе с 1,1 1,35 периодический сход вихрей может быть подавлен системой замыкающих ударных волн. Такие опыты проводились на турбинных решетках, и их результаты согласуются, по крайней мере качественно, с данными для изолированного профиля с тупой выходной кромкой [c.228]

В дальнейшем необходимо продолжить исследования физической природы явления схода вихрей, особенно в направлении применимости результатов при проектировании лопаток. Для этого потребуются новые обобщения данных, учитывающие влияние вихревых дорожек на КПД турбомашин, их акустические и вибрационные характеристики, а также на процессы теплопередачи. Необходимо также развивать численные методы расчета вихревых дорожек, которые могут составить основу при поиске обобщений. Таким образом, в перспективе открывается расширение области исследований. [c.228]

Спектр частот динамической нагрузки, вызываемой сходом вихревой пелены с лопаток компрессора, может быть широким. Характер срывных колебаний нерегулярный, случайный. Между колебаниями лопаток и сходом вихрей может возникать взаимодействие, т. е. происходить установление обратной связи, при которой динамическое поведение рабочего колеса приобретает признаки автоколебательного. Поэтому такой вид колебаний иногда называют флаттером (баффтинговый флаттер), несмотря на то что обратная связь чаще всего слабая. [c.157]

Линейная (жесткая) система вихрей строится довольно просто и не требует существенных затрат времени на вычисления, но она представляет собой наиболее грубое приближение к реальной системе вихрей. В условиях полета, когда элементы вихрей быстро отходят от диска винта (при больших скоростях полета вперед, которым соответствуют большие углы пкл наклона плоскости концов лопастей, или при больших скоростях набора высоты), взаимодействием вихрей с лопастями можно пренебречь, и модель жесткого следа оказывается приемлемой. ГГостроение полужесткой модели не требует дополнительной вычислительной работы, так как в ней используется лишь информация об индуктивных скоростях на диске винта. Допуш,е-ние о том, что элементы вихрей переносятся со скоростью, равной скорости на диске винта, справедливо лишь в течение небольшого промежутка времени после схода вихря с лопасти и это допущение определенно нарушается, когда к указанному элементу вихря подходит следующая лопасть. Таким образом модель полужесткого следа в общем не дает особого улучшения по сравнению с предыдущей. Когда вихри проходят вблизи лопастей, деформация вихрей в следе существенно влияет на нагружение лопастей, и необходимо применять модель свободного следа. Расчет деформации вихрей требует определения индуктивных скоростей не только на диске винта, но и на каждой пелене, так что приходится выполнять очень большой объем вычислительной работы. Использование модели предписанной формы следа ограничено необходимостью проведения измерений для рассматриваемого винта и заданных условий полета. Выбор модели следа определяется, как правило, компромиссом по соображениям точности и экономичности вычислений. Возможности экономичного решения ряда задач на основе модели свободного следа в настоящее время отсутствуют, так что используется модель жесткого следа. Здесь имеет значение и то обстоятельство, что повышение точности путем учета деформаций вихрей не может быть реализована до тех пор, пока существенные усовершенствования не будут введены в остальные элементы расчетной модели. [c.674]

В работе [М.95] описано экспериментальное исследование на больших моделях динамического срыва на колеблющемся по углу атаки профиле NA A0012 при больших амплитудах и частотах, соответствующих частоте вращения винта. Образование вихрей и их сход с передней кромки исследовались по измерениям давления, показаниям проволочных анемометров и путем визуализации течения с помощью дыма. Найдено, что с увеличением числа Рейнольдса уменьшается угол атаки начала динамического срыва и возрастает угол, при котором достигается максимальная подъемная сила. Затягивание срыва усиливается с ростом частоты колебаний профиля. Обнаружено также, что сход вихря с передней кромки всегда происходит в момент достижения углом атаки максимального значения при колебаниях. Таким образом, процессы развития и схода вихря в исследованном случае и при монотонном возрастании а несколько различаются. [c.816]

Даже упрощенная картина дугового разряда, движущегося под действием магнитного поля, демонстрирует сложность рассматриваемого явления. При этом не учитывается нестационарность обтекания проводящего канала, связанная с вихрями (дорожками Кармана), образующимися в отрывных зонах за плохообтекаемым телом, которое представляет собой движущийся проводящий канал. Обычно вихри за плохообтекаемыми телами мало влияют на траекторию движения тела ввиду значительной инерционности самого тела. Обтекаемый канал электрической дуги, движущейся под действием магнитного поля, имеет незначительную инерционность, поэтому сход вихрей приводит к поперечным перемещениям и нерав1юмерному продольному движению отдельных участков канала. Это вызывает существенные колебания параметров, изменяется длина дуги, и напряжение колеблется в диапазоне 15 % с частотой, близкой к частоте схода вихрей за ци- [c.67]

Обобщение теории крыла на неустановившееся движение представляет особые трудности, так как при этом циркуляция вокруг крыла (вообще говоря) не сохраняется, и с задней его кромки вследствие этого сходят вихри или вихревая пелена. Таким образом, задача усложняется не только математически, но и с точки зрения физической постановки. Первые исследования задач этого типа были выполнены в 20-х годах В. Бирнбаумом и Г. Вагнером в Германии и Г. Глауертом в Англии. Последним было, в частности, предпринято изучение колеблющегося крыла. Несколько иной подход к задаче о колебании крыла был развит М. В. Келдышем и М. А. Лаврентьевым (1935). Исследования тонкого крыла со сбегающими вихрями были выполнены в 30-х годах в ЦАГИ также Л. И. Седовым. Подробный анализ влияния сходящей с крыла вихревой пелены, ее формы и распределения циркуляции дал Н. Н. Поляхов. Теория неустановившегося движения тонкого крыла с учетом сжимаемости при дозвуковых скоростях разрабатывалась М. Д. Хаскин-дом (1947). [c.293]

Графоаналитические методы расчета турбинных решеток восходят еще к работам Ф. Пражиля. Значительный вклад в теоретические расчеты в этой области внес в 30-х годах в Германии Ф. Вайниг и в СССР Н. Е. Кочин. Прикладными задачами в Советском Союзе занимались И. Н. Вознесенский, Г. Ф. Проскура, А. А. Саткевич, Л. А. Симонов, Г. Ю. Степанов и др. Завершая обзор теории крыла, необходимо упомянуть и о теории винта, 294 игравшей важную роль на заре развития авиации. Современная теория винта была изложена во втором десятилетии XX в. Н. Е. Жуковским рассмотревшим схему обтекания лопастей винта со сходом вихрей и давшим приближенный метод расчета винта (с бесконечным числом лопастей), сохранявший свое практическое значение в течение продолжительного времени (строгое обоснование теории Жуковского было дано М. В. Келдышем и Ф. И. Франк-лем ). Дальнейшее развитие теории винта в СССР связано с работами В. П. Ветчинкина , Н. Н. Поляхова и др. [c.294]

В промежуточвом интервале 150 < Ке<( < 300 вследствие беспорядочного схода вихрей не установлено каких-либо законов для частоты схода (фиг. 4). [c.80]

Скорость схода вихрей. Как было показано Гейзенбергом и Прандтлем ), с помощью теории пограничного слоя нетрудно приближенно определить параметр К. Поскольку в приближении теории пограничного слоя завихренность равна = ди1ду, то скорость схода вихрей К1 с каждой стороны тела приближенно равна [c.364]

Создание подъемной силы посредством классического горизонтального движения профиля под соответствующим углом атаки становится все менее эффективным по мере того, как число Рейнольдса / /v, вычисленное по скорости профиля и и хорде с, уменьшается до очень малых значений, скажем меньше 50 [38]. При этом из-за толстого пограниЧ ного слоя отношение подъемной силы к силе сопротивления уменьшается, и возникают большие трудности в формировании необходимой для создания подъемной силы циркуляции посредством обычного процесса схода вихрей с задней кромки крыла. При нормальном трепещущем полете циркуляция должна дважды менять знак за один взмах крыльев, и можно ожидать, что при весьма малых числах Рейнольдса будет усиливаться отставание смены знака циркуляции. [c.72]

Экспериментальные исследования [16-18] в трансзвуковом диапазоне скоростей проводились в трансзвуковой аэродинамической трубе Научно-исследовательского центра им. Эймса. Размеры рабочей части трубы 61X61 см . В [16,17] представлены данные обтекания полого кругового цилиндра диаметром 2.54 см и длиной, равной поперечному размеру рабочей части. Во время эксперимента измерялись распределение давления, частота схода вихрей и распределение напряжения трения на поверхности цилиндра. Отметим, что, согласно экспериментальным данным, при числах Маха М > 0.9 исчезал регистрируемый до этого момента периодический сход вихрей с обтекаемой поверхности. В [18] при исследовании обтеканий четырех круговых цилиндров из нержавеющей стали разного диаметра измерялись распределения давления на поверхности. [c.142]

Например, характеристики многих машин, производяш их работу, определяются нестационарными явлениями, о которых исследователи имеют до сих пор довольно поверхностное представление. Особое значение эта проблема имеет для течений за лопатками газовых и паровых турбин. Лопатки с острыми выходными кромками для малоразмерных турбин выполнить практически невозможно. В крупногабаритных турбинах нередко также нельзя сделать тонкие кромки из условий обеспечения прочности или охлаждения лопаток. Выходные кромки могут иметь и плоскую торцевую поверхность, но обычно на практике применяют лопатки со скругленными кромками. И при дозвуковых, и при сверхзвуковых скоростях статическое давление непосредственно за тупой выходной кромкой меньше, чем в прилежащем основном потоке. Это относительно низкое давление называют донным. Оно проявляется в дополнительном донном сопротивлении профиля. Хотя донное сопротивление существует и при дозвуковых, и при сверхзвуковых течениях, порождается оно в этих случаях различными причинами. При дозвуковых течениях фактором, определяющим сопротивление профиля, является существование вихревой дорожки Кармана. При сверхзвуковых течениях периодический сход вихрей с выходных кромок может подавляться в этом случае будут преобладать эффекты потери импульса, связанные с волнами расширения и сжатия. [c.225]

Однако на шлирен-фотографиях потока [8.14, 8.15, 8.18, 8.21] ясно видны дорожки вихрей за системой скачков уплотнения. Оказалось, что при Мг>1,15 картина течения изменяется таким образом, что вихревая дорол<ка начинается не сразу на выходной кромке, а в месте слияния струй, сходящих со спинки и корытца профиля [8.21, 8.22]. В этом случае система ударных волн может колебаться с частотой схода вихрей [8.21], вызывая сильную взаимную корреляцию между вихревыми дорожками, сходящими с соседних лопаток [7.14, 8.18]. [c.228]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...