Нелинейная теория крыла и ее приложения (Аубакиров Т.О., Белоцерковский С.М., Желанников А.И., 1997 - Нелинейная теория крыла и ее приложения), страница 18

Исследование обтекание щюфиля с меканиваниед гл а рис. 5.! 7. Влияние иовсркиосги развели иа аэрсщииаиичсскис характсристики ирси11или с заказиком ори сирмаиом оазсхаиии мирмлка (а=О; о1=.0,275; ба=45): 1 — изолироиаииьй профан, (Й -+ ), 2 — профиль назвали иовсрхипсал (77=О,З) таком большом угле атаки (сс = 45 ) среднее значение козффицисита гл у профиля вблизи поверхности земли оказывается мсны1н1м, чем у изолированного. Исследовано влияние близости поверхности раздела на зффекззюность я1крылка, когда отрывное обтекание имеет место только на механизации.!Марис.

5.17 сравниванзтся зависимости си(т) н гй(т) шш ирофиля с отклоненным закрылком с учетом и без учета (Н вЂ + ' ) влияния цовсрхности раздела. 11риближенне к поверхности шизывает возрастание аэродинамической цш рузкн на профиле в большей степени, чем на закрылке, так как первый обгекастся без огрыва. Поэтому козффициснт нормалыгой снлге гл возрастает, а центр давления хй смсгцается вцеред (см. рис.

5Л7). 11аномним,что нри безотрывном обтекании профиля из-за приближения к поиерхцости центр давления смегцается назад (см. рис. 5Лб, 6). Разлел вльроа ПЛОСКИЕ И ОСЕСИММЕГРИЧНЫЕ ЯАДАЧЬ Глава б ИССЛГь22ОВАНИГ. ОГь2ГьКА11ИЯ СИСТЕМЫ ШОФИЛ1";Й 6.2. Схслхь.ь течения и уравнения Рюсмогрим дна тснзкнх ьь2ьси2ьььля — 1, и!в, ььрсьизвольььо ориентированных друг относительно друга (рнс. 6.1). Хорда одного профиля люжст бьнь ие равна хорде другого.

Виснем ноточнуьо систему ксньрдннат Оху с началом и контре первого профиля (ель. рис. 6.2) и бсзразмсрньье координаты х, у (2.20), приняв за характерьььль1 размер хорду переднего профиля 2ь. Взаььмььое положение профилей определяется бсзразмсрными координатами цсььтра второго профиля гсь и уо и углами атаки профилей пь и схз. Пусгь профили движутся со скоростью Св и в некоторый люмеьп времени ь = О нормальиыс скорости иа иих иачииаьот измениться по произвопьному закону. Выбор ноиожсиня дискретных вихрей и контрольных точек на поверхности профилей нроволится следующим образом, Хорда псрвого 1ис. и1. !Зььхсьсььви схема очрлмиого оатекввии циух профилей.' 1 — сумльвриме вихри; 2 — свогххьпь,ье вихри; 3 — коитрольиьм точки Глава б. Исслваоваииа вставании системы лдс4илвй профиля делится и«и! равных частей.

Суммарные вихри расиол«та«тася иа линиях л» посередине каждого участка, а контрольные точки — иа линиях лс иа концах каждого участка. Число разбиений второго профиля и выбирается таким, чтобы длина расчетных участков первого и второго профилей бьша ирнмсрио одинаковой. Гас »ст циркуляций дискрст»тых вихрей, вихревых структур в спутиом следе и ««родинамнческих нагрузок для системы профилей проводится, как и дстя одиночного профиля, в последовательные моменты времени. В каждый расчетный момент времени с.

определяются заново вес суммарные циркуляции иа профилях Г»К»,(1 ~)? ~л;, ! =1,2). Для свободных вихрей неизвестны лишь циркуляции вихрей, образовавшихся и отрезок времени, вреди»сот«у»ои»и!» рассм;ггривасмому моменту. т. е. »ос' »зсс' »Иг»зсг о», ос,о и о; .

Следовательно, в каждый расчетный момент число неизвестных циркулю»ий равно (сс! + и?+ 4). Дс»я определения неизвестных циркуляций воспользуемся граиичиыл» условием о иепротекаиии профилей, гипотезой Чаиль»гииа— Жуковского иа их острых крол»ках и условием неизме! июсти циркуляций ио замкнутым жидким контурам, ох««тын»иощил» профили и их след. В результате получил» следутощую систему уравнений: ~Ь и »Ог с осг г г а' 1 Кс»ссс)в +ос' стс»и +о! тсса»и =??си (6.1) с=!» «=1 ! =1,2, лс = 0,1,...,?с;, г= 1,2,..., и (б.2) Правые части згнх уравнений известны и равны »=1.2, лс=0,1,...,л;, г=1,2, Розово ягодой ПЛОСКИЕ И ОСЕСИММЕТРИЧНЫЕ ЭФДАЧИ г-> Н,' =с; — Х~б; ' +Ь; ) >=1.2.

г=1.2'- (64) з=> Коэффициент>и а в левой и правой часгях уравнений (6.1) вы числяются >ю >1юрл>уле (3.16). Система уравнений (6.1) и (6.2) позволяет и любой расчетный мо лгсит найти неизвестные цирку»яцна. Положение свободных вихрей в следе, как и ранее, определяется численным решеннсл> ураиисщсй типа р.п). Безразмерные аэродинамические лю рузки иа профилях ныи>сля>отея с помощью интеграла Коип> — Лагранжа (3.43). По аэродинамическим нагрузкам находятся силы и люме>ггьд действующие иа каждый профиль, и их бсзразмерныс коэффициенты. >лиалоги и>о могуг быть изучены случаи, когда одни вли оба прок»:<з> филя обтскаютсябезогрьпию.'1бгдавихрсвыхсистем о>' .

о2' илитой и другой не будет. Должпь> быть сняты вместе с ними и контрольныс точки на передних кромках соответствующих профилей. Все это нетрудно учесть в уравнениях (6,1) — (6.4). 6.2. Обтекание двух пластин, установленных перпендикулярно потоку !1роведеиы теоретические и эксисримеитаяыи.>с исследования огрьия юго обтекания двух иласгии бесконечного размаха, установленных друг за другом на различных расстояниях иорлгальио невозмущсииому потоку. 11зучсиис такого течения, с одной стороны, представляет практический инзерсс, С другой стороны, развитие численного эксперимента н новые экспериментальные данные иозво»я>от с новых позиций проанализировать некоторые теорстичегисие схемы тсчспнй, что представляет научный и>ггерсс.

Для более полного и детального анализа явлений, сопровождающих отрьпик>е обтекание двух пластин, использовались различные мсз оды исследования. С помощью математической модели В. А, >лиарипо» проводилл числсииь>й эксиернмснт, которь>й позволил проследить процесс р нее д исслейоееиие оогелльнй системы профилей формирования отрывного течения. Параллельно с эгим Е. П. Визель осуществлял фотографнрованпе течения за нластянамн в гидрснотке. Сопоставление картин течения, полученных в численном и физическом экспериментах, позволило контролировать расчетные данные по структурам огрышюго течения.

Кроме того, для анализа и контроля аэродинамических сил и моментов, полученных расчетным пугем, Е. Г. Петров проводил весовой эксперилшнт в аэродинамической трубе. И наконец, для исследования влияния числа Рейнольдса на получаемые экспериментальные данные бьш выполнен эксперимент в аэродинамической трубе с визуализацией патока оптическими методами. Изучен процесс формирования спутпого следя за пластинами при отрывном обтекании. Установлено, что при приближении вихревых поверхностей, сходящих с кромок передней пластины, к кромкам второй (задней) непрерывные пслены, сходящие с кромок обеих пластин, разрушаются н формируется сложное вихревос течение в следе. Расчеты показали, что в зависимости ог начальных условий предельное (при больших я ) течение за двумя пластиками может быть симметричным или несимметричным.

На рис. 6,2, а, б, в приведены мгновенные векторные поля скоростей за пластинами, рассчитанньш для относительных расстояний между ними хо = 0,5 и 2. Симметричное поле течения на рис. 6.2, а для хо =0,5, т=)0 получсновслучае,когда изсостояния покоя обепластины при т = 0 начали двигаться по закону (4.1). Как видно, прн малом расстоянии между пластиками (хо — — 0,5) сильное вихревое тече- нис образуется за второй пластиной, а в пространстве между пластинами имеет место практически заторможенный поток.

На рис, 6.2, б для тога же случая показано несимметричное поле скоростей при т =! О. Для его получения в численном эксперименте вводилось начальное несимметричное возмущение: передняя пластина поворачиваласьизположения сх, =20 вположепие и, =90 за время Ьт = 6, Вторая пластина все время находилась в положснии а = 90 . Раздел второй. ПЛОСКИЕ И ОСЕСИУМЕТРИЧНЫЕ ЭАДАЧИ >ей Г >l, М л ° > / , г ! » > ! ! ! ! ! > ! ! ! » > > . ° ! > > нр и, Рис.

6 е. Пиле скоростей около лоук пластин, поставлен ил>к друг 'лл Прутом нормально к >ктгоку при симлгетричиом (и) и песилгмстричпол! '!и, е) обтекании !'с-т!)) Пачальнаи иесимметрия потоки ириноднт к образоваиик> течения за иластралами и аиде несимметричной дорожки вихрей (рис, 6,2, б), При этом между иласпиими, как и н нредь>дущел! случае (рис. 6.2, а), иместсн попс более .,слабых" вихрей, но иесиммстри шос.

Вблизи второй пластины наблюдается течение, направленное н сз>орону того края второй пластины, около которого н данный момент формируется крупный нихрь за второй иласгиио>й (иа рис. 6.2, б и сторону верхнего края). Наиранлеиис течения между иласпрлами изменяется иа ирогннонолож- ! 1,', ! ! ! ' ' ' - ° ' ' ° ° »// > >.

° ° т 1 °, ° ° .- . ',,'„.г >, 1 т л ! !! )) ! ! ттваа 6. Исспедоаание обтеиания системы профилед иое с частотой образования вихрей в шахматной дорожке за второй ~ вгастннои. !1ри увелнче~вш расстояния между пластинами (рис. 6.2, в, х„= 2, т= !О ) несимметричпое течение существенно видонзмсияегся.

Оио принимает крунномасиггабный характер не только за второй пластиной. но и и пространстве между пластинами. В этом случае, как паказыжнот расчеты, периодически у одного края пластин (иа рис. 6.2, и сверху) образуется крупный вихрь, а у другого края (на рнс. 62, в они~у) — цепочка более „слабых" вихрей противоположного вращения.