Теория пограничного слоя Г. Шлихтинг под ред. Лойцянского Л.Г. (1013691), страница 164
Текст из файла (страница 164)
формально тем же ааконом, что и при отсутствии отсасывания [соотношение (22.17)[. Показатель и имеет здесь такое же значение, как и в формуле для касательного напряжения на стенке. Для формпараметра Н,з получается следующее решение: г/Я4 — 1 ~ / 26(/1/з — 1/о)+/и/2+2/о)) Са//о-)-1) 01/(о+1) е з( ) ) ох (22 38/ т1 /(о+1) Подсчет по этой формуле легко выполнить, если определена функция В (х) из уравнения (22.36).
При я = 4 согласно равенству (22.7) мы имеем а =- 0,0128; тогда в соотношении (22.37) будет [) =- 1,125.10-4, и для Нш мы получим значение Н,з = 1,4. При отсутствии отсасывания будет, как нетрудно убедиться, (/зб, [ / (/бз )1/о о ( — ) (22. 38а) На рис. 22.16 показаны результаты расчета турбулентного пограничного слоя с отсасыванием иа крыловом профиле )))АСА 0010, поставленном под углом атаки а =- 5'. На рис.
22.16, б иаображено изменение толщины потери импульса при пяти различных коэффициентах расхода отсасывания и сдувания. Кривые, полученные для формпараметра Н,з, показывают, что в случае непроницаемой стенки (со — — О) и пр~ трех режимах отсасывания (со ) О) отрыв не возникает. Наоборот, при слабом сдувании пограничный слой отрывается. В работах [4'[ и ['4[ сообщены дальнейшие результаты, полученные посредством изложенного способа расчета. Эти результаты дают представление о том, как должна быть расположена зона отсасыванпя и какова должна быть снорость отсасывания для того, чтобы предупреждение отрыва достигалось при минимальном количестве отсасываемой жидкости.
Выяснилось, что зона отсасывания должна быть расположена в узкой области вблизи носика крыла на подсасывающей стороне. Это вполне понятно, так как наибольшее повышение давленая, приводящее к отрыву, возникает именно в укааанной области крыла. Необходимое минимальное количество отсасываемой жидкости определяется значением коэффициента сош)а -— — от 0,002 до 0,004.
Испытания крыльев с отсасыванием вблизи носика были выполнены Ф. шварцем Нз[, [44[ и А. Ресветом [4'[. Другим эффективным средством для повышения максимальной подъемной силы, особенно у крыльев с откидным п)птком на задней кромке, является вдувание в пограничный слой вблизи носика щитка тонкой струи воздуха с большой скоростью (рис.
22.17). Этим способом оторвавшемуся турбулентному пограничному слою сообщается дополнительная энергия, благодаря чему течение вновь прилегает к щитку. Сравнив распределение давления на п)итке при прилегающем течении с распределением при оторвавшемся течении, можно определить выигрыш в подъемной силе, достигаемый вдуванием струи. Величиной„ 618 тугвулннтныв погрлничнын слои с грлдмннтоы давлнния [гл. ххп определяющей эффект вдуваеыой струи, является, по Дж.
Вильямсу ['с[, безразмерный коэффициент импульса Р/с,а 2 с„= (22.39) — (/ ( Р а 2 где с/ есть скорость вдуваемой струи, а а — ширина щели. Обширные исследования повышения подъемной силы кпьыльев с ощитками посредством вдувании в недавнее время выполнены Ф. Томасом [то[, [' а[. Ему удалось найти также способ, поаволяющий определить б(7 и й /б /е ге ф /ру[/рее т д Д ее и„=— / /нг е () (('е /е ед б) Рис. 22.16. Турбулентный пограничный слой на подсасывающей стороне крылового пройиля МАСА 0010 о равномерно распределенным отсасыванием и сдуванием. угол атаки а = 5'. по В, пехау НП.
о) евовмпаваметР Ны =- 6,/6,. 6) Толщина потеРи импУльса 6, пРи Различных коафоициентах Расхода СФ а) бее еРуРапил //) раепрЫелелие йайле//ив йу й4 йб дб /// Е ЕЗ й4 ([Е а/ л/( йяигры и лейэеллей сила/ Есле(/ел/Еие арус слит / с ап)арйайи, Е/Шч л/е тепле е/перрайщееел шеесиш е/ еа с(/угапиеп щеш е) риелрейелееие елераеп/и стсю щели Рис. 22.17. Крыло со щитном.
Через щель в носике щитка производятся сдувание пограничного слоя с целью повышения максимальной подъемной силы. о) Оторвавшееся течение (беа сдувания). 6) Прилегающее течение (со сдуванием). в) Распределение давления. г) Распределение скоростей в пограничном слое.
коэффициент импульса, необходимый для предупреждения отрыва турбулентного пограничного слоя на щитке. Кроые тою, Ф. Томас проиавел тщательное исследование турбулентного пограничного слоя повади щели для вдувания. См. в свяаи с этим также исследования П. Каррьера и Э. А. Эйхельбреннера [с[ о повторном прижимании оторвавшеюся РАСЧЕТ ПЛОСКОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ 619 пограничного слоя при сильном возрастании давления посредством вдувания струи в касательном направлении. Обаор способов повышения максимальной подъемной силы крыльев посредством управления пограничным слоем недавно опубликован Г.
Шлихтингом [ззл). Если в турбулентный пограничный слой вдувать другой газ, то, как и в ламинарном случае П 3 главы Х)У), обраауется двухлолленентлый лограличлай слой с переменной концентрацией газовых компонентов. Длл приближенного расчета двухкомпонентного турбулентного пограничного слоя на плоской пластине предложены рааличные гипотезы. 4' Я, [4 4б 4г 44 44 44 44 /г 4» бв lю Його у 4,л, Уф Рлс.
22.18. Козффяпяенты теплоперелачн леухлонпопентного турбулентного пограннчлаго слоя на пролельпо обтекаемой плоской пластине прл вдувании з воздух лолорола н гелия. По Рубезляу н ПлппасУ Н1 а). СРазвелне теоРии Я нзнеРенвй пРн числе Стаптона 81 = д!О1иге (тв — То), тле д есть поток рг тепла, Гч — равновесная температура с учетом зосстанозлеяяя, Гч — температура стенки.
81,— число Стаятопа прл отсутствии вдувания. Д. Л. Таркотт [тзз] предполагает, что процесс перемешивания происходит в основном в лаыиварном подслое, и на основе этого предположения выводит для случая несжимаемого течения приближенную формулу для насательного напряжения. Эта приближенная формула распространена также на сжимаемые пограничные слои. Она имеет следующий вид: — =ехр[ — 6,94 ( Рм ~ )/ Рм ) (1+~/ ме ) ] . Инденсом и отмечены значения на стенке, индексом Π— значения при отсутствии вдувания, индексом 1 — значения в свободном течении. Иамерения различных авторов, выполненные ва пластинах и на конусах при числах Маха между 0 и 4,3, хорошо подтверждают ато соотношение.
Обширные измерения влияния, оказываемого вдуванием другого газа ва трение на стенках конусов при сжимаемом течении, выполнены К. К. Палласом и А. Ф. Окуно [аеа]. М. В. Рубезин и К. К. Паллас ['та) раавили теорию пути перемешивания для случая вдувания в турбулентный пограничный слой другого газа и применили ее к расчету теплопередачи. На рис. 22.18 иаображены результаты расчета теплопередачи по этой теории при вдувании в пограничный слой ва плоской пластине гелия и водорода. Сравнение с измеренными аначениями, отмеченными ва том же рисунке, покааывает, что в результате вдувания происходит более сильное понижение теплопередачи, чем предсказываемое теорией. Что касается коэффициента восстановления, то, по-видимому, вдувание легкого газа не оказывает существенного влияния на этот коэффициент нн при ламинарном, ви прн турбулентном пограничном слое.
7. Пограничные слои на изогнутых стенках. Исследованием плоских турбулентных пограничных слоев на изогнутых стенках занимался Г. Вилькен ["] (см. в связи с этим также работу А. Бетца [']). Около вогнутой стенки более быстрые частицы отбрасываются под действием центробежной силы к стенке, а более медленные оттесняются от стенки. Следовательно, центробежная сила усиливает перемешивание быстрых и медленных частиц, т. е. увеличивает турбулентный обмен.
При обтекании выпуклой стенки происходит обратное явление: более медленные частицы прижимаются к стенке, а более быстрые — оттесняются от стенки. Следовательно, в атом случае 620 тгрвглвнтнык погрьничныв слои с грлдивнтом длвлкния [гл. ххы турбулентный обмен понижается. Таким образом, при одном и том же градиенте давления пограничный слой на вогнутой стенке получается более толстым, а на выпуклой стенке, наоборот, более тонким, чем на плоской пластине.
Г. Шмидбауэр [ее] распространил способ расчета Грушвитца на случай выпуклых стенок. й 3. Трехмерные пограничные слои 1. Пограничные слои на телах вращения. Расчет турбулентного пограничного слоя, возникающего на теле вращения при его обтекании в осевом направлении, впервые был выполнен при помощи теоремы импульсов К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
