Chang_t3_1973ru (Отрывные течения П. Чжен), страница 3

стает подъемная сила и эаметно улучшается аэродинамическое качество. Поэтому толстые профили с эатупленной задней кромкой могут использоваться для воздушных винтов. Дополнительные сведения о донном давлении в несжимаемом потоке можно получить из обзорной работы Нэша !8). Хорнер Я дал оценку донного сопротивления при сверхэвуковых скоростях на основе данных по донному сопротивлению прн дозвуковых скоростях. Этот вопрос будет рассмотрен в следующем рааделе. В интервале чисел Маха 0,2 М ( 1,12. охватывающем трансэвуковую область, и чисел Рейнольдса 0,8 10' - Ве ( (2,7 10с Нэш и др. (91 экспериментально исследовали донное течение н донное давление эа изолированным профилем с эатупленной аадней кромкой и эа уступом, расположенным по потоку. Прн эатупленной задней кромке в дозвуковом интервале скоростей течение в донной области характеризуется периодическим обраэованием вихрей и их сходом в след. Коэффициент донного давления изменяется от — 0,6 приблизительно до — 0,78, а максимальный подсос имеет место на осевой линии донной области (фнг.

7). Нача- 16 ГЛАВА Х ло оси ординат на фиг. 7 расположено по осевой линии донной области. коэффициент донного давления с В уменьшается с ростом числа Маха, вероятно, вследствие влияния сжимаемости на вихревую дорожку, при атом ширина следа медленно увеличивается. Появление скачка уплотнения на задней кромке профиля и установление сверхзвукового обтекания задней части профиля приводят к сложному взаимодействию между движением вязкого слоя. -г,а х -и срв -а,б -Б -6 о б Расамсввав от сродной хорзы оо размаху, см тв и г.

7. Распределение донного давления по размаху [91. М 0,8: О давданвз ва поверхности донного среза, Х изизрзнин трубкой Пита; А — мамина заднай вронин просиди. замыкающим скачком уплотнения и образованием вихрей и, по-видимому, не подавляют влияние периодических явлений при М = 0,9 — 0,975. Однако по достижении числа Маха, равного единице, происходит существенное изменение структуры течения, приводящее к установлению почти стационарного режима, при котором периодические явления и срывы вихрей утрачивают свое значение. При виауальном исследовании донного течения за уступом, расположенным по потоку, наблюдалось образование вихрей, движущихся вниз по потоку в вязком слое, но при этом с помощью стробоскопа не удалось обнаружить периодичности наблюдаемых явлений.

Изменение донного давления за уступом в аависимости от числа Маха показано на фиг. 8. Отмечено, что во всей дозвуковой области коэффициент донного давления почти постоянен и равен примерно — 0,2. При больших дозвуковых скоростях, когда в зоне отрыва и присоединения достигается скорость звука, донное давление резко падает, приближаясь к величине, измеренной ка модели профиля с зату- 17 ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ пленной задней кромкой вследствие изменения распределения давления в области присоединения. Как видно из фиг. 8, в доавуковом интервале скоростей имеется большая разница между донным давлением на задней кромке и за уступом.

Например, при М =0,8 для уступа Срз — — — 0,23, а для затупленной задней кромки Срв -††— 0,75. Вероятно, эта разница обусловлена образованием вихревой дорожки за затупленной задней кромкой. -об с о оз ол ав ов со 22 Ф и г. 8. Донное давление вв ирорилем с латуплеиной задней кромкой и ва уступом [91. 1 — модель прсфнлп; 2 — уступ, расположенный пс потоку. П р инее ад не. Индекс 1 стноснтсп к основной коделн, ппдекс 2 — к уступу, На фиг.

8 М, — число Маха при условиях во внешнем потоке после расширения от р до рн, т. е. М*е= ' ~( — "")ст Унт ~~+ — ', ' М'„) — 1) . Аналогичные выводы сделал Хорнер !61. Он сравнил данные для профилей с затуплекяыми заднимн кромками и для стынов металлических листов (соответствующих неболыпому уступу, расположенному по потоку) и показал, что сопротивление воарастает приблизительно по степенному закону в зависимости от отношения высоты уступа к толщине пограничного слоя в степени '!л.

По сравнению с данными Нэша и др. [91 такой закон дает заниженные аначения донного давления или завышенные значения сопротивления. При дозвуковых скоростях донное давление зависит 2 — С22В глАВА х от толщины набегающего пограничного слоя, а вихревая дорожка, по-видимому, является причиной пониженного донного давления. Интенсивность вихревой дорожки и донное давление, по-видимому, также зависят от геометрии профиля. Вырезы у задней кромки профиля или разделительная пластина, оказывающие слабое влияние в стационарном потоке, способствуют росту донного давления при нестационарном режиме донного течения. Вырезы у задней кромки профиля снижают сопротивление благодаря их стабилизирующему влиянию на присоединенные вихри, свойственные возникающему стационарному донному течению, которые на профилях без вырезов нестационарны и периодически сбегают вниз по потоку с образованием вихревой дорожки.

Разделительная пластина также оказывает стабилизирующее действие. 2. ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ Как отмечалось ранее, экспериментальные и теоретические исследования донного давления при сверхзвуковых скоростях проводились гораздо интенсивней, чем при дозвуковых скоростях. Теория смешения Крокко — Лиза ИО) (гл. 1) может быть использована для приближенного расчета донного давления в сжимаемом потоке. Эта теория предполагает, что падение давления на донном срезе обусловлено целиком диффузией импульса поперек вязкого слоя, однако концепция простой диффузии импульса, удовлетворительная для сверхавукового течения, недостаточна для несжимаемого потока, поскольку для несжимаемого потока (кроме диффузии импульса по ширине вязкого слоя) важным фактором является также динамика вихрей [3, 5).

Тем не менее следует отметить, что донное давление при сверхзвуковых скоростях можно рассчитать по донному давлению при дозвуковых скоростях, хотя и существует естественный предел для отрицательного коэффициента донного давления при сверхзвуковых скоростях. Например, максимальный коэффициент донного сопротивления задается в функции числа Маха (6) в виде Лр 2 $42 где Лр — разность статических давлений, а д — скоростной напор, рассчитанный по скорости набегающего потока. Но этот коэффициент максимального донного сопротивления никогда не достигается, и эмпирическое выражение для Сов для снарядов и подобных им тел имеет вид (фиг.

9) Со =0 5Со -0,7(М*„. Г 2 3 4 5 6 7 м Ф и г. 9. Коэффициент донного сопротивления при сверхавуковмх скоростях [6[. х аа конусамв; Ь, ° еа снарядами; + летные испытания. ае < О -Цв -04 -б',5 -06 -~0 -1,2 -/4 -76 4~э е Ф и г. $0. Фуикцня, поаволявщая рассчитать донное сопротивление тела проиавольиой формы [6[. Ьр — донное давление нри доавукоеых скоростях. ое 20 ГЛАВА Х Это выражение подтверждается результатами полигонных испытаний снарядов в интервале чисел Маха 0,8 ( М ( 2,5 И1).

Расчет донного давления при сверхзвуковых скоростях по донному давлению при дозвуковых скоростях иллюстрируется на фиг. 10. тд. ЗаВИСИМОСтЬ ДОННОГО ДАВЛЗНМЯ От оИСЛА РбйНОЛЬДСА Зависимость донного давления от числа Рейнольдса исследовалась зкспериментально для цилиндрических моделей с конической носовой частью Курцвегом И2) при М = 1,5 — 5,0 и Ве = = 0,3.10 — 4,4.10', Вогдоновым ИЗ! при М = 2,95 и Ке = = 0,4 109 — 1,0 10В, Каванау И5) при М = 2,84 и Ке = = 4,5.104 — 4 109 и др.

Все упомянутые числа Рейнольдса рассчитаны по длине тела. Каванау И5) получил выражение для донного давления в широком интервале чисел Рейнольдса, используя зксперименталь- оу 0,4 ~аз С,х е,! О ! 2 3 4 б В 7 В 9 Ю йехдуе Ф и г. ((. Донное давление в зависимости от числа Рейнольдсв.

Сравнение результатов бвллистических испытлвий и акспериментальных данных, полученных в аэродинамических трубах И2). ()4 — отношение длины к двемегру дилшшрической модели с конической головной частью; — ееродкнемическля труба переменной плотности Принстонснсго университета, и 2,94, !/и = 3,3; — — лсииптоте експериментельных данных, полученных н ееродкнамкческой трубе КОЬ (Леборлтория ВМС США), прв турбулентном решнме течения, М = 3,24, ((4 > 3; — Π— баллистическая трасса с переменным давлением, М 3,09 — 3,23, ((4 = 4; ! — беллистическея трясся, ВК! (Ллборатория беллистичесних «сследонелий, Абердинский полигон). М = 3,24. ные данные других исследователей.