Аэродинамика и динамика полета (Байдаков В.Б., Клумов А.С., 1979 - Аэродинамика и динамика полета), страница 10

2. 3. 4. Обтекание клиньев Так как любую линию тока в патоке идеального сжимаемого газа можно заменить твердой стенкой (так как внжгреннее трение отсугств)ет), то задача обтекания клана с углом раствора 2В нами фзктнче кн вешена рассматренаеи соотношений в косом скачке алопзепн ~ Б самом деле, положив угол поворота вектора скорости уз.

разных~ )глу полураствора клина (шобы удовлетворить граничим. с, . и условпям, вектор скорости после скачка доллсен быть параллелен плоскости клина), чы приходим к соотношениям, полученмым в косом скачке уплотневвя (рнс. 2. )3) Если клин неснмметргшен и амеег различные углы ноя)раствора, то. последовательна применяя полу ~енные соотношения к верхней плоскости (с углом В~) и н нижней (с гло» Оз), получаем решения и дл» этшо случая «Верхнее» м' рн 3 ~з. оа.е, аб б и «ннжвес» течеи:ш ~еззггнситчы друг от дртга, так как воамуно" ния, вносимые в пшок вербной поверлгнгсгью. не достигают низ, ней поверхности клана н наоборот Аналогичным образом рсшю: ся задача обтекания тупого углз, показанного на рис 2 14, а Прп обтека рано.н йных поверхностей нлн при рассмотр *. нгн крнволшгейвых скачков обычно криволинейные поасрхно( н разбивают нз прямолянейные участки н рассматрннают сумму п .

ченни с «в ычп сьзчьзчн уплОтнения разных углов наклона Важной особенностью сверхзвукового течения является позе азине потока при расширении. Каи было указано в равд. 2 2, при расшнреаин сверкзвуковай поток разгоняется, поэтомт прн обтекагши выпукдаго тупого уша урпс 2.14, б) скорость Уз болыне скопа. сги Уь Но увеличение скорости «в скачке противоречила бы закопан термодинамини бхотя уравнения движения пря этом удои. летворяютсн1 Скачггаобрзэное уаечггчепгге скорости прн обтекании тт наго угла фимшесьн неосуществимо По тому скорость мевяечся плавно в ненотарой области, как ука~ано аа рис 2 14. Полученные в настоящем разделю соотмошеяин, реалнзуктшн *,я н плоских сверхзвуковых пгщока«, позволяют понять фианчес о сущность янлевнн, пронсхолящил прн двнжеини тел со сверьзаг: ныин сьаросгями, н получить простые соотношения для оисиьн л.родннамнческнх сил н моментов, действующих на летательный аппарат в поле~с На самом леле явления, происходящие и полете, гораздо слом- 1 нее Мы не ассматрнвалн сложные взаимодействия ударчыт ~ волн с пограничным слоем, влиянве пространственного обтекачн я летательного аппарата с учетом его сложных форм, влияния тпру- гости консгрукпнв, температурных волей и т п Часть иэ этгы вопросов бупет рассмотренз а следующих гла.

наг Однако счедует подчеркнут~, что полученные саопшшепкя вночве праголны дли прелварительных инженерных оценок и зволнют колнюстиенно опенигь сложные гззодпнамичесине поо пессы т 4 ВзАимплеястВие межлу ЯВижушимся ГА30м И ТЕЛОМ ПРИ ИАЛИЧИИ ВЯЗКОСТИ В предылуших разделах рассматривалос обтекание тщл нсаяз' «ой средой (пргг отсутствии сял внутреннего тренняф На са юи тссле все газы обладают внутренним трениеч, в зто обстоятельство нсабхолимо учитывать прн изучении сил и моментоа, действую~дня на тело в потгже газа. Теорегическгз учет влияния аиутревнего трсвяя ариводит к очень сложныч ураененним, которые ьгогут быть решены ~ольке в неко- торых ча тных случаяч Поэтому здесь будст рассмотрены лишь каче таеиные результаты экспериментов и приведены теоретические рагчстм, поза тлеющие понять важную роль влияния вязхостгг газа на характервстнки обтекания тел.

Учет влнинпя сил трения между слоямн газа приводит к появле- нию качественно нового гила течений — вихревых течений. В вихре. вом течении газа сто чагтицы могут совершать, помимо поступа- тельг~ого, вращательное движение На вращение частим тратите» допзлннтельяая знергггя логос,э, что нрнводнт, как н спеленало о кипеть, к появлению дополнительного соорогявления тела Возникновение вра|кеияя часмщ при наличии вязкосмз вызыва- тся ми угрсшшо р и н ду ыхедшмн слоям, ти си- лы сознают вращательный момент. Количественно интенсивность враща~~л~но~о, вихревою движения характеризуешься величаной вектора угловои' скорости врангення частик. По аналогии с труб- кой тока, поверхность которой образуется вскторамн поступател- ~ ого движения ~астнн, в внхреаом явижшши рэссматрнвается влш резан трубка, которве обрязушся векторами угловой скорости вра- шаюнпгхся частип Вихревая трубка не имеет нн начала, ни копна Она мокет быть нли замкнута нли начинаться п заканчиваться иа границах разде- ла газа гнаарнмер, иа поверхяостя обтекаезгого тела), Это важное обстоятельство приводит к поянлению замкнутых, ограни ~синих об- ласгей течение газа с образованвем вихрей Образование вихрей яшина иаб,подать, нанрнмер, в кодьпах табачного дыма, при сли- ве жндкосюз через воронку, в во говоротал рек н т.

п В зависимо- сти от отаошенпя скоростей вихревого двнженн» газа н набегаю- щего потока прн абгеканан тел мокнут образовываться зоны «обрат- ного» тсченн», гве местные скорости потока противоположны но направлен по скорости набегающего потока В сжимаемо» газе причиной возникновения енхревшо движення мо кег слтжить так- же неравномерное распределение температур в потоке. что е соот- ветствии с уравнением состояния газа и уравнением неразрывно- сти арпводит к перечешнваи сл в тзк ве.

но вра щэггльного движевоя пзстнп, Помньсо появления иовшо типа течений--вихревых течевнй, ял~ зияние на~кости среды приводит к появлению так называемого лоз 'зраиичио'о слоя, онрчжающего обгскаемог тело Наличие погра- ип, ништо слоя объясняется появлением снл тра~спи между потоком гатт зэ в телом Вследствие трения на поверхности гела скорость ча- сы В пр"иа у ' относи льнотела газках бы "прис аетзкт'лу. око о.

У~кой области вблизи телз па направлению, псрпендикуля иону 1з мщсг рос'и тока, скорость быгтро зра ает до орест! абе '- щсго истока н на расстоянии называемом голосиной иограиячиг- аг зо слон, становится нри. ° ч блвзнтельно равной ско. рости набегающего потока в не меняется при удадении ог тела ПроФиль скоростей в пограничном слое прявелен на рис 2. (б. В соответствии с урав- нением Бернулли подтормажиааоне потока в пограничном слое приводит к расщиреигпо трубок така н нытесяенлю час~и газа по сравнению с обтеканием тела иевязким газом Эта явление носит название обрати ео влияния ослон го стоя на внещияй поток газа.

Таким образом. наличие сил трения приводит к образованию ис. грани*пюго слоя вокруг обтекаемого гена, пограничный слой свытесннет часть ввепнзего потока а раздвигает его вследствие рвщнрсння трубок тона. Это обстоятельство приводит к тому.что тело ~ ак См увслгзчивает свою «толщину» н евон объем в вязком потоке Эта услониая величина называется толя(ниад вытеснения лосра- нчного слоя. Физнгескгг она характеркзует потерю расхода гюа, ороисхо гяптую в па«рняи пюм слое из за иаапчия сил трения Прн обтекании оато~ ом невязкого ~аза (без сил трения( с той жа скоростью тела, увсличеяного на толщину вытеснения яограни г нщ о с.юа (ряс.

2 !Б(, «зродииамнческве характеристики будут та~нияи ке как у исходного тела я вязком патоке газа с юй же око. ростыо Наличие сил трения приводит к тому, что тело ьак бы «вытес. ияет из потока больщий Объем газа, ~ем Объем тела Уело~ ива толщина нмтеснеиин пограничного слоя хгеаьще условной толщины пограгсичного слоя для пластины прнбднзителюю з ( 3 раза. Погрзнвчный слой вдоль ~о потоку иа травине обюкземаго тела может виданзменитъся в зависимости от различных параметров: углз атаки, кривизны н шероховатости воверхности, скорости пото- з ° нм м з сма ка, размер т .

а н т и Хзрантернан зависимость структуры потока в пограничном слое привезена на рнс 2. Гу Как следует нз рисунка, существует два различных тг~пз пограничного слоя ааминарный н турбулентный Указаи|гые типы аограинчк го слоя обычно разделггютск переходным участком, который иногда называют нерехонным пограничным слоем Лпминиримл (что в дерезоде означает слоистый) пограничный слон — зто пограничный слой с плапным измененном профили скоростей, в ко~ором не происходит перемепшваиии слоев чежду собой Турбулентным (вилрсвыы) называетси пограничный слой, в котороч прансхолнт интенсивное перечешнвакие соседних слоев, профи.ш скоростей рва|о меннетси во времени и в прастрзистве, часто н снт иестапионарный, случайный характер. Переход ламннарною слон в турбулентныи происходгю вследствие потери устойчггвостг~ ламннариого теченнк н зависит от рпда ырз петров, основным из которых ннлпетси тзк называемое нрнпгческое число Рейнольдса Пгтеря устойчивое~к лачг~изрного вгграшюного слои почнет ~рггвесггг к отрыву погракичншо слон ог поверхности обтекзечгго тела, чга, нак правило, сопровоыдается резким пзденпеч нозъем'гой силы и ростом сопр ттввленна 1!лн колпчествеиных опенок голосины ламинзрного погрзпнч"ггго слов удобно пользодаться безрзчиерным крнтернеи но гоонз — 'шсюм Рейнольдсз Йе (подробнее сн раза 3 )), аюторое характеризует величину снд вязкости 'Геч больше число Рейнов~пса, теч меньшее влияние оназыват гнлы трении па обтекание тела, тем меньше голюпна погпзнпч"ою слон н наоборот '(бсолютиая солюс~на ламннарншо пограничного с.юн увелпчпзае естся злсаь по потоку Пограничный шюй «ню юшинзетсию и толгикз егг максимальна в кормовой части тела дли лачннариого зо профвля иа малых углзх атапи толщииу заграничного слоя можно подсчптзщ по фармтле К» тз ь= — —; Ке=- —, г Я где х — расстояние от носка профкля; Р -- сгщрость потока; б— хорда профиля; т — кнземашгческпй коэффициент вязкости.

Колпчегтвепные опенки турбулсвтиого погрзкичпога слоя п переходвого слоя т«оретзчески сраваительио слабо пзучеиы п в основном базируются за эьсиеримевтальиыт данных Таким образом, учет влияния вязкости газа даже в несжимаемом потоке приво.тит к существенному »слажненя~о ураввекий движении в паявлевпю ьачестпевио новых явлсинй. Колкгщсгаеипая ппеика указаигыт явлений плохо п гддаетси теоретп 1сскпм расчетам п требует зксперимеиталыюй проверки па поделят з аэвадниаьпггескпх трубах. Клава й МЕТОДЬЕ ЭКСРЕРИМЕЕЕТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 3 г ОБщие сВедения Целью эксперимеяталькык псследоваиий в аэродинамике является определение свд и моментов, действучогпих иа летателызый аппарат в полете Сплы я моменты, дейгствующие па ЛЛ, коиструьтору иеобходяма знать до того, как летательг~ытг аппзрат построен, для расчешв прочности, выбора конструктивной схемы, типов дзнгзтелей, опрг.

деления летных характеристик и т. п. Поэ~ому «аибалее ширщое распространение в пропессе проектирования ЛЛ получили методы эксперимеигальвыт псследовавнй ла моделяз в спещщлгиых аэродинамических трубах. После того иак летательный аппарат построек, проводятся «атурные экспериментальные исследоваиия в полете для уточвсиия его аэродинамических характеристик и определения летно.ге»киче. свих характеристик В иастоящей главе рассмотрены осиовиые методы трубпых и полетных экспериментальных аэродпиамических зсслсдовзвий, паи.

более распространенных в современной авиапиакппй пачке п тел. инке В урзааеииях движеиия сплошиой среды или твердого тела, применяемых в аэродинамике и дииамигл полета, попользуются только четыре основные физические величины: длила, масса, врсьщ п термодинамическая температура. Эти четыре осиовиые едипипы т пределяют рззмериость всех производиых фвзичегкит велпчии з пехапяк* жидкоств и газа. Из в можно составить раэмериые п безразмерные к . би > ц, хэр к р >ю г > лг и .