Теория пограничного слоя Г. Шлихтинг под ред. Лойцянского Л.Г. (1013691), страница 91
Текст из файла (страница 91)
При практическом осуществлении выду- В вания изнутри крыла (рис. 14.3, а) требуется особенно тщательное выполнение формы щели, Ю так как иначе выдуваемая струя может сразу распасться на вихри. В последнее время во Франции Ра) на основе обширных опытов для повышения максимальной подъемной силы с большим успехом используется выдувание струи воздуха на задней кромке крыла.
Удалось достигнуть значительного повышения подъемной силы также посредством выдувания струи воздуха через щель в щитке в конце крыла (см. п. 6 з 2 главы ХХ11). Действие разрезного крыла Р) (рис. 14.3, б) Вг' основано на том, что поток жидкости, вырырвс. ы.з. рааляч ыс тстрсвсгаа вающийся из щели между предкрылком АВ и для упРавления погра ч ым ело основным крылом С0, уносит пограничный ем: а) сдтваппе псграпвчпого слоя; с) 'раереапое крыло; а) стсасыааппе слой, образовавшийся на предкрылке АВ, во внешнее течение раньше, чем он успевает оторваться.
Начиная с точки С, образуется новый пограничный слой, который при благоприятных обстоятельствах достигает задней кромки крыла Р без отрыва. Устройство предкрылка позволяет отодвинуть отрыв до значительно больших углов атаки и таким путем достичь значительно ббльших коэффициентов подъемной силы На рис. 14.4 изображена поляра ') для простого крыла, для крыла с предкрылком и для крыла с предкрылком и с закрылком (принцип действия закрылка сходен с принципом действия предкрылка). Выигрыш в подъемной силе получается весьма большим. На аналогичном принципе основано действие кольца Тоунсенда и кольца МАСА, применяемых для улучшения обтекания капота звездообразного мотора и представляющих собой не что иное, как кольцевые предкрылки.
Г. Флюгель Ра) предложил очень эффективные устройства типа предкрылка, позволяющие осуществлять в каналах резкие повороты течения с очень незначительной потерей энергии. Обзор новых работ об управлении пограничным слоем посредством ег)г сдувания имеется в работе Р']. г) То есть кривая, ординатами которой являются ковффициенты подъемной силы, а абсциссами — коэффициенты лобового сопротивления.
$ ц РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ 355 3. Отсасыванке пограничного слоя. Принцип действия отсасывания (рис. 14.3, в) состоит в удалении из пограничного слоя частиц жидкости, заторможенных в области возрастания давления, прежде чем они успевают вызвать отрыв течения от стенки. Позади щели, через которую производится отсасывание, образуется новый пограничный слой, опять обладающий способностью к преодолению определенного возрастания давления и при надлежащем устройстве щели иногда доходящий без отрыва до задней кромки тела.
Благодаря отсасыванию сильно уменьшается сопротивление давления. Этот способ управления пограничным слоем, испробованный Л. Прандтлем уже в 1904 г. (См. рис. 14.1), впоследствии стал применяться особенно часто для йбб крыльев. Путем отсасывания пограничного бб слоя удается достичь на подсасывающей стороне профиля при болыпих углах атаки значительно большего восстановления давления, а поэтому и значительно болыпей бб г максимальной подъемной силы. Первые и широкие исследования влияния отсасы- л' ах (2 вания на повышение максимальнои подьбб' л б емной силы были выполнены О. Шренном (ж); см.
также работу (Рб). рб Позднее отсасывание пограничного слоя стало применяться также для уменьшения сопротивления трения. Для этого дб бl' -Фб щель располагается в таком месте обтекаемого контура, чтобы точка перехода -б. ламинарной формы течения в пограничном слое в турбулентную отодвинулась как можно далыпе вниз по течению. В резуль- б, тате ограничный слой остается аминар- Р„, ы б пр рр рр р «р зри ным на болыпем протяжении стенки, что и ' ' ' р р'рррр приводит н уменьшению сопротивления трения,так какпоследнее при ламинарном течении меньше,чем при турбулентном (см.
рис. 14. 9). Эффект, достигаемый в атом случае — сохранение пограничного слоя ламинарным,— объясняется двумя причинами. Во-первых, вследствие отсасывания пограничный слойделается тоньше,что уменьшает наклонность течения в нем к переходу из ламинарной формы в турбулентную Р). Во-вторых, в ламинарном пограничном слое профили скоростей имеют при отсасывании несколько иную форму, чем без отсасывания, и притом такую, которая даже при одинаковой толщине слоя также уменьшает наклонность течения к переходу из ламинарной формы в турбулентную (профили скоростей делаются более полными, см. рис.
14.6). К вопросу о переходе течения в пограничном слое из ламинарной формы в турбулентную, в частности, и при отсасывании, мы вернемся в главе ХЧ11. 4. Вдувание другого газа. Если через пористую стенку вдувать в пограничный слой легкий газ, отличающийся от газа во внешнем течении, то благодаря этому прежде всего уменьшается теплопередача между стенкой и внешним течением [ы). Этим обстоятельством пользуются при высоких сверхзвуковых скоростях для тепловой защиты.
При таком вдувании в пограничном слое образуется смесь газов. К обмену импульсов и теплообмену присоединяется еще массообмен вследствие диффузии. При этом в общем случае наряду с диффузией вследствие разностей концентрации необходимо учитывать также термическую диффузию. Аналогичные явления возникают и в тех случаях, когда на обтекаемой стенке испаряется тонкая пленка жидкости или когда расплавляется или сублимируется материал самой стенки. Последнее 23р 356 упРАВление погРАничным слОем ПРи лАминАРнОм течении ~гл.
хгч явление носит название абляции. К нему мы вернемся в 1 3 настоящей главы. 5. Сохранение ламинарного течения приданием стенке специальной формы (ламинаризованные профили). С сохранением в пограничном слое ламинарной формы течения посредством отсасывания весьма сходен способ, осуществляемый посредством придания обтекаемой стенке специальной формы.
И этот способ предназначен для уменьшения сопротивления трения путем перемещения точки, в которой течение в пограничном слое из ламинарного становится турбулентным, вниз по течению. Установлено, что в пограничном слое переход ламинарного течения в турбулентное сильно зависит от градиента давления внешнего течения. При понижении давления в направлении течения переход ламинарного течения в турбулентное в пограничном слое происходит при значительно более высоких числах Рейнольдса, чем при возрастании давления в направлении течения.
Понижение давления во внешнем течении сильно увеличивает, а повыгпение давления, наоборот, сильно уменьшает устойчивость ламинарного пограничного слоя. Это обстоятельство используется для уменыпения сопротивления трения крыльев. Для этой цели сечение с наибольшей толщиной профиля отодвигается далеко назад, что обеспечивает на большей части профиля падение давления, а вместе с тем — и сохранение ламинарного пограничного слоя.
К этому вопросу мы еще вернемся в главе ХЧ11. 6. Охлаждение стенки. Охлаждение обтекаемой стенки позволяет в определенной области сверхзвуковых чисел Маха полностью стабилизировать пограничный слой (см. рис. 17.29). Кроме того, посредством охлаждения можно уменьшить толщину пограничного слоя, что имеет значение при течении газа с очень небольшой плотностью через коллектор аэродинамической трубы, позволяя избежать нежелательного сильного сужения поперечного сечения струи вследствие образования толстых пограничных слоев.
Из всех способов управления пограничным слоем, наряду с сохранением ламинарной формы течения посредством придания обтекаемой стенке специальной формы, наибольшее практическое значение имеет отсасывание и сдувание. В связи с этим были разработаны различные способы, позволяющие аналитически определять влияние отсасывания и сдувания на поведение ламинарного пограничного слоя. Некоторые из этих способов мы изложим в следующих параграфах. з 2. Отсасывание пограничного слоя 1. Теоретические результаты.
1.1. Основные уравнения. Для аналитического исследования проще всего взять случай непрерывного отсасывания вдоль всей обтекаемой стенки, которое можно осуществить, если сделать стенку пористой. Как всегда, введем систему координат с осью х, направленной вдоль обтекаемой стенки, и с осью у, перпендикулярной к стенке (рис. 14.5). Для учета влияния отсасывания предпишем нормальной составляющей ио (х) скорости на стенке значение, отличное от нуля; пусть по ( О, если производится отсасывание жидкости внутрь обтекаемого тела, и по ) О, если производится выдувание жидкости изнутри тела в пограничный слой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
