Chang_t2_1973ru (1014103), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Появление этого плато давления вместо постепенного увеличения стати- течепие в следе ческого давления по потоку вдоль центральной линии следа указывает ва существование вихревой дорожки. Теоретически можно показать, что статическое давлевие вдоль центральной лвпии вихревой дорожки меньше статического давления в певозмущениом потоке па величииу, зависящую от интевсивпости вихревой дорожки. С увеличением числа Маха достигается такой режим течения, при котором воакикает /4 хвостовой скачок уплотнения, и точка, в которой образуются вихри, перемещается вниз по потоку, а область минимума Ср исчезает.
ср см При числе Маха, выше которого !о Ы,с г с ~ г 3 а/о яг и г. 14. Статическое доеление яя Ст и г. 15. 0вредеяенме Ь' ПВ). центральной линии следа )13). Сечение следа яа расотоямям 4 см от дояч 1'сяд, Акс 24 243, гм 3262, !»62. исто срсса. происходит переход к «устаповившемуся» донному точению (для модели, изображенной па фиг. 13, М = 0,975), область постоянного дааятепия возникает внизу по потоку, что свидетельствует об образовании застойной эоны, и статическое давление в следе приближается к давлению во впешкеы потоке без промежуточного плато давлекия. Таким обрааом, хотя имеется подтверждение существования дискретных вихрей в следе при сверхзвуковых скоростях, уменьшевие их интенсивности таково, что след почти пе обпаруживает свойств колкостью развитой вихревой дорожки.
При исследовапки развития следа прежде всего определяется ширина следа и' в данном ссчевии как расстояние между точками па противоположных сторовах от центральной линии, в которых значение параметра Но — 77 Нс — Р становятся равным половике его значения иа центральной ливии в этом сечении. где Ы вЂ” давлспие, измеряемое трубкой Пито, глаВА тн1 Нс — полное давление, р — статическое давление окружающей среды (фнг. 15). Изменение ширины следа почти такое же, как изменение коэффициента донного давления в режиме течения, при котором преобладают периодические явления (фиг. 16). Переход от почти полностью неустановившегося режима течения к установившемуся при М = 0,975 сопровождается уменьшением ширины следа. г,г 10 о,с 0 О,г 0,4 о,е це го 12 о м„ Ф в г. 1а.
Связь между дсяеым даалевмем, яшрмвой следа к частотой отрыва знхрсй ИЗ), На фиг. 16 приведены числа Струхаля,вычисленные по формулам я и й где и — частота отрывов, Й вЂ” размер донного среза, Ь' †ширина следа. Прн переходе от неустановввтпегося течения к установившемуся частота отрывов скачкообразно увеличивается.
Линии тока внешнего течения около тел рааличной формы могут бить определены методом годографа [17). ЬЬ ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ В СЛЕДЕ Задача о донном давлении связана с аадачей о ближнем следе, но в этом разделе донное давление не рассматривается. 1.1.1. Ламинарное течение е следе еа г)илиндром Торобин и Гзвин ЦИ) проанализировали около ста работ о течении в ламинарном стационарном следе. течение В следе Блиоккий след Из всех явлений в потоке непосредственно вблизи цилиндра наиболее интенсивно изучалась вихревая дорожка Кармана.
Виаревал дорожка Кармана. Регулярная (обычно двумерная) дорожка Кармана наблюдается в интервале значений Нее от 60 до 5000. «Дорожкой» Кармана называется система последовательных вихрей, расположенных в шахматном порядке через равные интервалы. Розенхед [(91 е рассматривал вихревые 1 дорожки и связанные с ними задачи, а Крживоблоцкий [201 проаналивировал 150 работ по вихревым дорожкам, охватывающих 41 тему по связавиым с ними задачам. Недавно Вилле [241 также обобщил результаты по этому вопросу.
Из гидродинамической теории невязкого и вязкого теченийследует, что вихревые дорожки можно соз«в к г. Зт. Вихревая дорожка Квркаяв дать экспериментально в (схемв) 1661. воздухе, причем частота пел тока сове» "в 'ме воср вт. -я- риод ского о р а в воевой с вихревой доро»кой. рой является важным параметром течения в следе. Карман [221 нашел, что система вихрей будет устойчивой относительно двумерных бесконечно малых смещений, если зЬ ~ к '« = ( к ЬД =- 0,281, ) где 1 — горизонтальное расстояние между вихрями, о» вЂ” вертикальное расстояние (фиг. (7).
Зтот частньгй случай, в котором так называемый коэффициент Кармана ЬБ равен 0,281, реализуется прн исчезающе малой вязкости в течение исчезающе малого времени [231. Кроме того, установлено [231, что дорожка нз одного ряда вихрей является неустойчивой. В общем случае поток может быть устойчивым при всех значениях ЬБ, если рассматривать средние значения й и 5 Неустойчивость свяаана только с периодичностью [241. Независимо была получена другая формула, выражающая условие устойчивости [251: з(п ~ — ) =- зЬ «™ ) 99 ГЛАВА ВШ где сЛ вЂ” отношение, выражающее взаимное расположение вихрей.
Символ с относится к проиввольной длине, 0 ~ с (1. Произвольному значению с соответствует вначеяие йЛ, при котором вихревая дорожка устойчива. Обычно вихри одного ряда располагаются не посередине между вихрями другого ряда. Все вихревые дорожки, поторые удовлетворяют этому уравнению, являются неустойчивыми во втором приближении, в то время как все другие вихревые системы неустойчивы уже в нервом приближении. По фотогра- Ф фиям, полученным различными исследователями, числовые значения ЬЛ не одинаковы, поскольку лЛ зависит от времени 120 — 28). !1ри больших дозвуковых скоростях образовавшиеся вихри быстро затухают и дорожка становитсн визуально не- наблюдаемой.
Тем не менее происходвт периодический отрыв потока. Измерения поля скоростей с помощью термоанемометров и приблюкевные вычисления показали, что данные, полученные с помощью термоанеыометроэ, недостаточны для характеристики вихревой дорожки 129, о,ч 30). Было установлено, что метод расчета, предложенный в работе 129), может дать более по71робную ипформаци7о о вихрях 1305 Так как результаты не согласуются друг с другом, "В ькпкно сказать, что в настоящем в ч виде теория устойчивости вихревой дорожки ке удовлетворительна. Теория устойчивости первого прнблн- Ф и г. 1Н Няхреозн Хоронеяо кармана ао круговнн кканееа егения достаточно точно описывает ром )215 физические явления, но математн- М =- ОД77, ПЕ —. 7,76.70Ч ческий анализ предсказывает не- устойчивость, указывая, 1то упорядоченное расположение вихрей не моя1ет сохраняться.
1)огда нельзя пренебрегать влиянием сжимаемостн потока, т. е. при 0,35 ( Ы (ОЛ5 (на поверхности цилиндра Ы достигает и превышает 1) и при 8 10е( Вез( 240', периодические вихри могут появляться даже в случае, когда скачки уплотнения простираются от одной стенки трубы до другой, как на фиг. 18 )31). 91 течение В следе Критическое число Маха равно 0,45, но изменения числа Струхаля при этом числе Маха не наблюдаются. Распределение скорости в отдельном вихре вихревой доронщи Кармана, измеренное Тимме 133), хорошо согласуется с уравнением Хукера 133) (фиг. 19). Хотя вихревая цепочка Кармана за круговым цилиндрем может быть устойчивой, как показывает эксперимент 1341, такого г 1' у г Ч) к г.
19. Рэспрэдвлезее скоростн э охдсэы)эы вихре вихревой доров)кв Кармана. Распределенно скорэстэ пь эсряэлк к сок дорсжкз 1211. Сравнение ураэневээ Хукерэ [331 в эвсзсрэнонтсэ Тзьске Р21 Ь=-[Г)1)[С)7<С);1))ь)~[ВЬ)СВЬ[2ЭВВ)) Г. 17-Юг)11)11 В[7 — [Ь)ы), à — — Ь 77 смь с, )71 = 2 Ь снь, 1 = 1 2 *хь 1.= 2 1 сн, 1)1 = С 202. устойчивого течения в следе,)а осесиммэтричпым толом не существует. Можно дополнительно рекомендовать работы [35 — 531, посзнщенные ламняаркому точонию э следе за теламн при дозвуковых скоростях. 11едавко экспериментально был исследовал усгановишпнйся след за круговым цилиндром прн числах Рейкольдса, значительно больпхих, чем в других исследованиях; прн этом были получены некоторые неожиданпыо результаты [541.
Ввноторыв васннав свойства лиминарного с.)вдс. Пульсации скорости, измеряемые около передней критической точки, оказались весьма болыпимн 155). Эти возмущения, по-видимому, затухали и исчезали в пограничном слое по иере приблнн опия к следу,но болыпие пульсации скорости вблизи передней критической точки могут стать важным фактором, предшествующим образованию следа. В частпости, «вихревая воронкаэ вблизи точки отрыва, вероятно, является начальной точкой образования интенсивных вихрей в следе.
В вихревой воровке наблюдаются пульсации с больпюй ал[плитудой. Эти пульсации поддерживаются путем накопления малых воэиущоний, возникающих в оторвавшемся пограничном слое 118, 551. 92 глАвА тгы Акустическая энергия в следе является новой проблемой, связанной с турбулшггностью !561. Пульсации скорости в турбулентном следе и кульоирующне касательные напряжения на поверхности тела являются источниками акустических волн, интенсивность которых изменяется по экспоненциальному закону в зависимости от скорости жидкости !57!. В потоке около кругового цилиндра существуют трн центра возмущений: два интенсивных ййласеи лрлесачвй ~~~лбейай Ъе пера аврелией и Лммиайу лмлллифю Ф и г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
