Chang_t2_1973ru (1014103), страница 43
Текст из файла (страница 43)
При малой длине иглы экспериментальные значения коэффициентов сопротивления стремятся к кривым, соответствующим коничесному отрыву с конца иглы, в то время как прн болыпой длине иглы экспериментальные значения коаффиционтов сопротивления уменьшаются в соответствии с решением уравнения (16). При больших длинах иглы коэффициент сопротивления окааывается несколько меньше рассчитанного по теории конического отрьша. Менкель )49) показал, что переход от отрыва на поверхности иглы к отрыву с конца иглы сопровождается большим изменением коэффициента сопротивления.
Однако эксперимент не подтверждает этот вывод. ь.ь. влияния поэмы тьпого тьаА и иглы нА отвыв потока пои наличии ьглА Атаки Большинство экспериментальных исследований проводилось для цилиндров с плоскими торцами или полусферическими носовыми частями с выступающими иглами, имеющими коническое заострение. Основные свойства потока около тел таких геометрических форм были описаны выше. Рассмотрим теперь влияние других форм тел и свойства потова при угле атаки, отличном от нуля, поскольку изучение влияния ненулевого угла атаки на аэродинамические характеристики необходимо для обеспечения беаопасных и эффективных летных характеристик аппаратов.
5.5.1. Влияние формы иглы н носовой части тупого тела на характеристики потока Для выяснения влияния формы иглы и носовых частей на характеристики потока проведены эксперименты )48, 51, 52, 62, 63). На фиг. 53 сравниваются коэффициенты сопротивления цилиндра с плоским торцом и с иглой, имеющей коническое заострение (полуугол конуса 16е), и такого же цилиндра с иглой того же диаметра, но без заострения при нулевом угле атаки )52). 251 ОТРЫВ ПОТОКА С НКРВДНкй КРОМКВ Как видно из фиг. 53, при всех длинах игл Св несколько болыве в случае иглы с ноянческим заострением по сравнению ступой иглой. При М = 2,5 и По = 2,4 Св =0,28длязаостренвой иглы и Ср —— 0,27 для тупой.
При 1Я = 3 значения Сэ соответственно равны 0,394 и 0,342. Заострение иглы практически не влияет на характеристики нотона з интервале значений М от 1,61 до 1,81 [48). Бестол и Тернер )62) нроводнлн эксперименты на моделях с иглами, имевшими заостренные концы в конусообразные ва- садки при М = 1,5; 1,6 и 1,8 к нулевом угле атаки. Заострен- 0,4 дз Ф к г. 55. Влняяяе формы конца ягян ~525 ный конец имел форму оживала с максимальным диаметром, равным диаметру иглы. Конический насадок (полуугол конуса 15, 30 и 40') имел диаметр основания несколько больший, чем диаметр иглы. (Один из насадкоэ показан на фиг.
55.) Из этих трех яасадков наиболее эффективным для уменьшения сопротивления тупого тела оказался конус с полууглом 15'. На фиг. 54 и 55 сравниваются значения Св тупого тела с иглой, имеющей заострение оживальвой формы и конический насадок с полууглом 15'. Иэ фиг. 54 и 55 видно, что игла с коническим насадком может в болыпей степени уменьшить сопротивление, чем игла с заострением оживальной формы, хотя диаметр основания такого насадка болыпе диаметра острой иглы, Рассмотрим теперь влияние формы тупого тела.
Джонс (63) определил сопротивление с помощью весовых испытаний и вычислил коэффяцвевты сопротивления осесимметричвых тел, отнесенные к площади максимального поперечного сечения. Тела различались только отношением диаметра носовой части г„(без ГЛАВА 1Х иглы) к радиусу цилиндра. Испытавия проводились при М = 2,72 и Ве/см = 0,73.10б при нулевом угле атаки. Формы исследованных моделей показаны ва фиг. 56. Модель 1 имеет форму, соответствующую мивимальвому козффициевту волнового сопротивления для задаввой относительной толщииы в соответствии с теорией тонкого тела !64).
Отвошевве длины модели к диаметру донного среза равно 4,0, коордиваты с,а о, О 2О СО бб ОО СОО 12О МО Сби Сбо Длина ннаи, нм ор л г. 54. солротззлолле цлллллра с плескам торцом л выступающей мглой с заостреллем олслзильлой 4юрмм [Сй).
ее образующей задаются в виде Сй уб = — ~ 2 )/ 1 — 22-)- а го соз ( — с) ),, где Г = 2 (311ЯВ) — 1, гз — радиус донного среза, о~ — расстояние, измеревиое вдоль оси модели от ее носка, 8л — длвва исходной модели. Зиачевия откошеиий г„'сгв составляют 1се 11'2 и зс'о Модель 5 является комбинацией коиуса с цилиндром при- ОтРыВ пОтОНА с паРеднви КРОмки 2йе близительно такого же объема, как и модель 1, которая использовалась для сравнения по сопротивлении с моделями других форм. Экспериментальные значения Со представлены на фиг. 57.
Как видно из фиг. 57, если радиус носовой части меньше четверти максимального радиуса сечения тупого тела, сопротивление возрастает незначительно. Однако при дальнейшем увеличении радиуса носовой части сопротивление возрастает быстро, Ьр ы ср 02 0 20 40 60 60 2Ю 320 140 260 Д лн,иы Ф к г, 55. Сопроткраекке цилиндра 0 плоским торцом к зыстузаюзтей Иглой, ка которой устанозлвк козкческзй карраск с псзууглок 15' ~С2].
Можно заметить, что сопротивление модели 2 (ц,/гр = 0,25) ночти такое же, как сопротивление модели 5 (конус — цилиндр). Джонс не определял азродинамических характеристик этих моделей с иглами, но Хант (481 и Олбум !511 произвели такие намерения для тупых тел различных форм при наличии и при отсутствии нглм. Однако их результаты для одних только тупых тел без иглы здесь представлены не будут,воскольку нас в боль- й о Ф ф Ф (~ й Ф о о й % б р Р о Р":~ М ый о $ „"хФ м В ~~6 Я Й 1 "„ ~~ х — '$~~~ М ии Ф Ю а Ф М Я ц 6 ° а ;ИЗ 4=':-:.
0 и с ! М д ) а е вью отзыв потока с пкгкднвя кгомки шей мере интересует сравнение аэродинамических характеристик тупых тел при отсутствии к при наличии иглы. Влияяие диаметра иглы на аародинамическне характеристики было изучено Джорджесом [501 при нулевом угле атаки, М = 1,6, 2,0 и 2,8 и 38,5 10' ( Ке/м: ' 56,2 10е. В одном случае диаметр иглы составлял 1,25 см, а диаметр цилиндра с плоским торцом 2,94 см. Таким обрааом, отношение диаметров иглы н цилиндра было равно 0,43.
Половина угла заострения иглы составляла 42,5' при М = 2,0 и 60' при М = 2,8. Результаты испьгганий показали, что в некотором диапазоне относительных диаметров иглы существует гистерезис в значениях критической длины, соответствующей скачкообрааному перемещению точки отрыва. При небольших относительных диаметрах [меньших 0,25 [48, 52]) гистерезис значений критической длины не наблюдается, однако при ббльшнх относительных диаметрах [ббльших 0,35 [50, 62]) гистерезис возникает. 5.5.2. Влияние угла атаки, формы иаеи и тупого тела на характеристики потока Только з нескольких экспериментальных исследованиях изучалось влияние формы иглы и тупого тела при пеяулевом угле атаки. Олбум [51] провел эксперименты при М вЂ”.
2 — 3, Ве = 0,3 г'. Х 10е — 0,9.10' [вычисленвых по диаметру тела) и углах атаки от — 2 до 10', причем удлинение хвостовой части тела составляло 3. На фиг. 58 представлены модели с иглами пяти различных форм: цилиндр с коническим воском, цилиндр с плоским торцом в три иглы более сложной формы.
Длины игл составляли от 0,75 до 2,0 диаметров тела. Тупые тела представляли собой прямые круговые цилиндры. Степень затупления носовой части изменялась аа счет увеличения площади плоского среза тела Ая выраженной в процентах от площади максимального поперечного сечения и составляющей О, 4, 50 и 80Ме з случае сферической носовой части с плоским срезом и 100% в случае цилиндра с плоским торцом. Основной диаметр всех игл составлял 0,2 диаметра тела.
Олбум [5М исследовал картину течения и тщательно измерил аэродинамические характеристики. Приведем некоторые его результаты, чтобы продемонстрировать сложный характер отрывных течений около тел с иглой при отличных от нуля углах атаки; отметим также некоторые результаты его наблюдений, отличающиеся от результатоз других исследователей. Хант [48] исследовал картину течения около моделей с полусферическими носовыми частями и выступающими иглами при глава ух 0,8 9,4 с,! сь и г. 43. Коэфьфилиситы соиротивдеиия тед с иглами различной длины (541.
О Иьньнндр с оа канн гордан; О днанвдр с нанусаеричесноа нооавоа честью; ° неуатаноенвюееса течение. 5А.У. Влияние чисел Маха и Реалсаъдса В далном разделе ва основе экспериментальных исследований изучается влиявие чисел Маха и Рейяольдса па характеристики потока при нулевом угле атаки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
