Chang_t2_1973ru (Отрывные течения П. Чжен), страница 2

При обтекании дозвуковым потоком срезов или уступов двумерных тел возникают течения нескольких типов бе [31. Таким образом, отрывные течения около тел простейшей геометри- 42 ческой формы являются довольно сложньгми, что свидетельствует о со сложной природе отрывных течений ов в общем случае. Вдобавок к этому при исследовании теченнй сжимаемой среды необходимо учитывать оя влинние взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем. ол о,е о ол >,о л,э гд ьггь Сл к г. 1. Коеффкпкеэт совротввлеввв двумерного прямоуголыюге вмстува, раеволожевкого перпендикулярно к набегающему потоку [41.

Ь ааааа; ЫЬ=; и - 2Э вое; в Л 34 м; Э Ет вм; /г - т.л.лол. ьь отгывное течение жидкости Вигардт [41 измерил (в диапазоне дозвуковых скоростей в аэродинамическойтрубе) возрастание сопротивления различных препятствий, например уступов различных форм, перегородок из пластин, ааклепок и т. п.

в потоке воздуха, двнлкущегося со скоростью 25 м!с, при изменении числа Ве„.— и х!в от 2,8-$0е до 7,2.40е, где х — расстояние до препятствия от критической точки прн турбулентном режиме. Кроме того, он визуально исследовал формирование вихрей, образованных уступами и перегородками в водяной трубе при скорости течения 12 и/с. Визуалиаацнн течения производилась с помощью алюминиевого порошка. Тилман ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧКННК !б! также измерял возрастание сопротивления различных препятствий, аналогичных рассмотренным Вигардтом (при турбулентном режиме), располагая оти врепатстзии под различными углами к набегающему потоку, перекрывая выемки и т.

и., чем дополнил исследования Ввгардта !4!. Эти исследования оказались !т -~=Р,Ч Ф и г. 2. Картина обтоттавия выступа, и Л = 2,4 !4!. полезными для определения сопротивления, обусловленного различными неровностями поверхности корпуса корабля, крылового профиля и различных частей кораблей и самолетов. Из большого числа результатов измерений здесь представлены лишь некоторые, имеющие отноптевие к характерным отрывным течениям. Измеренные значения козффициента сопротивлении двумернатх выступов с различными отношениями высоты к ширине приведены на фиг.

$. Козффипиент сопротивления определяется в виде ЛР Со = = чл ГДЕ Гт,Р— разность значений сопротивления пластины с выступом и без него, А — площадь поверхности выступа, создающей сопро- ГЛАВА Ч17 С увеличением значений ЫЬ (Ь вЂ” ширина выступа) и Ь значение Ср также возрастает. Однако зависимости Ср от ЫЬ выражаются параллельными кривыми, аО2 если Ь = совз2 служит параметром. На фиг. 2 показаны вихри, образующиеся ОО7 о перед выступом и за внм.

3 Судя по аналогичным 3 / фотографиям, приведенным н работе (4] длн различных значений Ыб (где 6 — толщина турбулентного погравичяого слоя), с ростом толщины пограничного слоя увеличивается протяженность области отрыва и интенсивность вихрей, в особенности в области за выступом.

Вырезы ие оказывают большого влияния на внешнее течение, хотя полость выреза заполнена вихрями. Измеренные значения О О.з Огз О,Е О,З 4О -Ыь Ф и г. 3. Сопротивление, обусловленное вырезами различной глубины ]4]. » 25 М/Сз 3 ССЗЗ1 32 ММ; -(, 230 мм ь= 230 ммз О» 1,33 Из О От ми; З»1» 7,2.103; х»=1,33 м; 3 32 ми; » х~з=2,3.133. Ф н г.

4. Картина точении в вырезе ]4]. тивлепне, у — среднее зваченио скоростного напора в вязком слое от у = О до у = Ь (высота выступа), определяемое по формуле л о= — „] — и (у) ду. 1 Гр а 3 2 о хьРлктеРистики атРызных течений л),СР представлены на фиг. 3, где ЛСР— — /вст/дАс, д =- т/трив— скоростной напор во внешнем течении, А в — площадь дна выреза.

Как видно на фиг. 4, в глубоком вырезе при малом Ь/Ь формируется только один вихрь, а при большом /и/Ь формируются два вихря. Распределения даолсния и скорости, сопротивление и поверхностное трение Были выполнены некоторые экспериментальные исследования распределения статического давления, сопротивления и поверхностного трения на уступах, в вырезах и т. п. прн малых скоростях потока.

Уступи. Тани и др. (3) исследовали характеристики отрывного течения за моделью уступа (фиг. 5). На фиг. 6 приведены измеренные значения коэффициента давления С, = (р — р )/(т/врив ), где р и р — соответственно местное статическое давление и статическое давление в невозмущенном 1 2 э Ф в г. 5. Схима отрывиаго течения ва уступом [ЗЬ т — ссвсвисй истом; и — слой смешения; л — всаврствс"лирмтляиисввсс течение; Л вЂ” врвссспмшимс.

потоке. Хотя показания манометров были сравнительно установившимися, результаты измерений песколько отличались друг от друга, что свидетельствовало о существовании нескольких типов течений эа уступом. Приведенные данные являются среднимн значениями для нескольких серий энспериментов. Значения х/Ь в интервале значений ( — 1, О) соответствуют вертикальной стенке уступа, положнтельпые значения х/Ь соответствуют горизонтальной стенке за уступом. Согласно полученным результатам, донное давленые одинаково для всех уступов независимо от нх высоты и толщины пограничного слоя, за исключением уступов с очень малой высотой. Во всех случаях донное давление меньше р .

Вначале оно слегка уменьшается вниз по течению аа уступом, а затем быстро возрастает, указывая на присоединение потока. Нечувствительность донного давления к высоте уступа и толщине пограничного слоя, по-видимому, обусловлена тем, что течепне в полости главным образом поддерживается напряжением турбулеетнога тре- дз ° 2 + ~ к 4 Ф и г. 6. Распределении давления ва вертикальной стенке уступа и ив горизонтальной степке за ним Щ. * тоастмй погсаккчкмй ской. 3 4,6 х,гй 6 7,6 О ББ Разделяющая О /,Б 3 4,6 6 7,6 ,7п Ф и г. 7.

Распределения средней скорости потока,интенсивности турбулентности и напряжения турбулентного тренин за уступом, расположенным по потоку ~31. а зсмгм =28мос. хдрдктнрнстнкн о~~~вны~ твчкнкя 85 ния, которое в значительной степени не зависит от высоты уступа и толщины натекающего пограничного слон. Как показано на фиг. 7, в области отрыва обратное течение достигает значительной высоты над поверхностью дна и занимает почти всю длину отрывной области. Видно, что интенсивность турбулентности и напряжение тренин растут вниз по потоку в слое смешения. Кроме того, можно заметить, что распределения (по толщине слоя) средней скорости, интепсивеюсти турбулентности о,з с, ол ор и. р -од 'о ш аз аз ос ол оз от ос дз йо хуь Ф к г.

8. Распределенно данлспяя по дну вырезе; и = 22,8 м/о Нй. 1 С = (р — Р р( —,, Он" 1; р — лестное стстичесное деелсние; р - ститичес аь дсс. исх ление е Оссалаа точке а счет»; и — снорасть нлзегеюлнга потап»; х — ресстонние. нснереннае с направлении патоне. и напряжения трения нечувствительны к высоте уступа, а также к толщине натекающего пограничного слоя. Вырезы. Рошко !61 изучил характеристики течения в прямоуготтьнолг вырезе (или щели) в стенке аэродинамической трубы, измеряя давление, скорость, трение и т.

и. при скоростях набегающего воздушного потока 22,8 и 64 и/с. Распределение статического давления измерялось как ка дие, так и на стенках выреза за передней угловой точкой выреза. На фиг. 6 показаны распределения статического давления по дну выреза для некоторых значепий отнопюний глубины к ширине.

Видно, что во всех случаях, кроме самого мелкого выреза, давление в вырезе вначале падает, а затем довольно быстро возрастает. На больтпей части остальной поверхности дна давление сначала возрастает с увеличением глубины выреза, но затем уменьшается. В некоторых случаях давление в мелких выреаах выше, чем в более глубоких ГЛАВА ЧП тв (Ь/Ь = 0,25 и 1) при и/Ь = 0,3 —: 0,6. Отметим также, что давление в мелких вырезах резко воврастает у задней стенки.

Пограничный слой, который отрывается от передней кромки выреза, проникает внутрь него, так что скорость потока на линии тока, о, с" Р -о, -о, -о, Переднлл 1 Дна 1 Задала аннана / Г алена» а о ср <Р и г. 9. Распределения давления по степкам емрееа и поверхности дна 1ей а — л/ь 0,70; б — Ь/ь 1,00; Оа =17 и/с; ° =64 и/е. подходящей к задней кромке, больше нуля. С увеличением глубины ее величина сначала растет, так что полное давление на задней стенке возрастает.

Если глубина выреза превышает Ь/Ь ж 0,1, оторвавшийся пограничный слой яе достигает поверхности дна. По-видимому, приблизительно при атом значении глубины выреза образуется развитое вихревое течение в отличие от течения с диффузней слоя смешения в мелких вырезах. На фиг. 9 приведены распределения давления по стенкам выреза и по поверхности дна при ЫЬ = 0,75 и 1. Давление во всех точках было установившимся.

1Для понснения графиков следует ааметкть, что значения давления на стенках ХАРАк'гврпстнкн от1'ывных течкнпй отложены по той же оси абсцисс, что и зкачекня давления на дне; таким образом, кривые показывают непрерывное изменение давления по периметру.) Минимальное давление посередине стенок н дна и максимальное давление в углах типичны для одного устойчивого вихря. Сопротивление давления на стенках выреза составило СО = 0,033, где СО от5 =гд песен к ширине выреза.

О,15 Ь=ЗД ср Экспериментальные нссле- О,О5 дованин отрывных течений о в вырезах при малых скоростях (до 28 м1с) показывают, что кривые распределения й-я.а давления довольно сложны по форме; приращение давленин на передней стенке и на поверхности дка по болыпей -О,сз части отрицательно, а на ОДО "=аз задней стенке оно либо пор ложительно, либо отрицательно. Однако во всех случанх давление быстро возрастает вблизи задней кроми=с;5 ки выреза (фнг.