Chang_t2_1973ru (1014103), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2441 метричная каверна замы- ~-Ф Ф', кается при такой же криаг тической длина, что и двумерная каверна. Для вырезов на цилиндрических телах и для тел с иглами аналогичные наблюдения сделаны в пгироком диапазоне отношений радиусов иглы и тела [16, 17[. и =гл Однако аамыканию течебЪ=14 ния в осесимметричной О,4 каверне присущ значительный гистерезис, когда 112 б 9 \2 и оно соответствует большим отношениям Й21Ь1, например йУЬ1.— — 12 и 521711 = = 20 [18[. Для двумерных выступов нет аналогичных данных.
Хотя измерения давления в осесимметричных течениях немногочисленны, тем не менее можно сказать, что в обоих случаях основные тенденции аналогичны, но различаются количественно. Николл [20] измерил давление и коэффициенты теплоотдачи при ламинарном течении в осесимметричном вырезе на модели (фиг. 37) при нулевом угле атаки в интервале гиперзвуковых скоростей 11 < М - 20,1 и интервале чисел Рейнольдса 2,36 104 < ( Ве!См ( 5,35.102.
Давление в открытой каверне меньше, чем ка поверхности конуса, и зависит от длины и глубины выреза (фиг. 38). Горизонтальная координата л — расстояние вверх или вниз по потоку, измеренное от точки присоединения вдоль образующей о 1 12 1',4 1,Б 1,2 2,О 2,2 2,4 2,Б 1,2 аб Ъ а 1,б 12 1,4 1,б 1М 2Р 22 2,4 Р,б Р/Р ГЛАВА 011 исходного конуса. В наиболее глубоком вырезе давление постоянно на поверхности дна, причем сжатие происходит на участке, Ф и г. 87. Схема модели. пзвмсч авве.
Размеры ва моаеав твазавм е мм. Размеры вырезов Ъ, мм 3 3 16,0 16,0 16,0 32.0 32,0 32,0 О, мм3,2 2,4 3,2 2,4 1,6 3,2 2,4 1,6 Х/О 2э 633 60 661 1ОО 1ОО 1333 200 составляющем 10% от длины выреза, вблизи области присоединения. Однако с увеличением отношения длины к глубине на поверхности дна возникает градиент давления, а сжатие происходит 1,3 1,2 0,2 1О ОЛ 06 С',4 ОЯ О -444 -О,'3 -02 -0,1 0 01 02 и/1. 3/Ю Ф в г. 38. Распределение давлении во новерхногли вырвза; ре = =28,1 кгсlсмз [20]. Озозвачевав ь мм В, мм 1./и А [6 3,2 5 й 16 1,6 10 32 1 6 20 на всем протяжении выреза.
Течение в области присоединения зависит от геометричесной формы модели в атой области. Хотя округление нромки выреза в области присоединения практически 1,1 1,О $1 К в. 1[8 Ф и г. 39. Давление на дне выреза в зависимости от относительного превызвении 6/1/ задней кромки выреза над поверхностью конуса [20]. Р., ВГС/СМЧ Гз ЗЗ,1, А 40,З, ПЗО,З. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТВЧВНИИ не влияет на распределение давления, изменение высоты задней кромки относительно передней влияет на распределение давления по поверхности дна выреза (фиг.
39). Для сравнения на фиг. 39 приведено также давление, соответствующее разрежению или слабому сжатию в простой волне Прандтля — Майера. Видно, что давление на дне выреза меньше соответствующего течению Прандтля — Майера до гМ = — 0,2 (где, как показано на фиг. 40, е — высота задней кромки выреза над поверхностью исходного конуса).
При дальнейшем понижении 7,0 о,з Оа й К О.л ° Р и г. 40. Раснзедегеяяе давления; Ь = 16 мм, Р = 3,2 мм, г/Рг = — 0,4 [20). рс кгс/смн О 28,7, а 49,2, [0 70,2. задней кромки давление на дне повышается. Это можно объяснить следующим образомг при понижении задней кромки статическое давление на разделяющей линии тока падает, так как течение проходит через веер волн расширения в области отрыва, следовательно, полная энергия течения вдоль разделяющей линии тока также падает и ее оказывается недостаточно, чтобы обеспечить присоединение в нормальной точке присоединения и развернуть поток обратно внутрь каверны.
В результате поток присоединяется нияге по течению, причем характеристики течения аналогичны наблюдаемым при обтекании уступа, расположенного по потоку (фиг. 40). Влияние толи(ины пограничного слоя, геометрии выреза и числа Маха В общем случае, когда 6Рл возрастает, все градиенты выравниваются, по-видимому, вследствие уменьшения переноса количества движения в вырез. Распределение давления в вырезе не всегда зависит от формы заднего уступа. ГЛАВА Угв Над каверной открытого типа возмоя<ны два вида течения. В случае длинного выреза свободный вязкий слой постепенна «поджимается» вдоль криволинейной траектории после начального расширения внутрь каверны. Возрастающее давление отражается от дна, количество дни>кения внутренней части слоя смешения поглощается, в реаультате чего не происходит восста- 2,О 66 Р Р ба 1,2 Ф и г.
41. Изменение распределения давления в вырезе с изменением числа Маха; 1,6 ( 6Ъ (2,3 (8). новления давлении вблизи задней стенки. В случае короткого выреза возрастание давления в точке присоединения утолщает пограничный слой перед точной отрыва и сгламгивает градиенты давления, Давление в каверне почти постоянно, а утолщение пограничного слоя может вызвать предварительное отклонение линий тона внешнего течения и поднять уровень давления во всей каверне над давлением набегающего потока.
На фиг. 44 показано ивменение давления сразу за точкой отрыва (х!А = 0) и перед точкой присоединении (х((, .= 4) в функции числа Маха и отношения длины выреза к его глубине при приблизительно одинаковых б/й. Испытания проводились при толстом пограничном слое. Качественно характер распределения давления одинаков при различных числах Маха; однако относительные значении давления не являются простымн функциями числа Маха.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИИ Распределение скорости На основе измерений статического давления можно построить линни тока внешнего течения (фиг. 42) И. Картина течения при сверхзвуковой скорости (фиг. 42) аналогична картине течения при дозвуковой скорости И. Отметим япнеренан яаеаенам познана Заенение, абраяянннм ание па патону Ф я г. 42. Картина течения я раскределеяяя числа Маха я сяободяом вязком слое о капорка; М = 2,68, джей = 0,4, ЫЬ = 10 18). следующие характерные черты течений в каверне при сверхзвуковых скоростях: 1) сохранение общей массы между сечениями А и Е; 2) обратное течение в сечениях С и Р; 3) внутренние линии тока круто изгибаются внутрь выреза; 4) в сечении Е, расположенном за областью сжатия, скорость течения велика вплоть до стенки и профиль скорости не таков, как в пограничном слое.
Сопротивление стенок с вырезами Сопротивление пластины с вырезом можно рассчитать на основе измерений давления на стенках, нормальных к потоку, только потому, что трение на дне выреза пренебрежимо мало. Коэффициент сопротивления Со имеет вид 1 о глава тп если начало отсчета у совпадает со стенкой выреза. Зависимости Со от Ме и Хl/е показаны на фиг. 43. Геометрия аадней стенки выреаа не оказывает существенного влияния на Со. С ростом числа Маха Со уменьшается при длинном и увеличивается при коротком вырезе.
о',огз о,ого Ь а РЛСЧЕТ ОТРЫВНОГО ТЕЧЕНИЯ ПРИ СВЕРХЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ Сэ о,ош Ниже будут описаны методы расчета ламинарного и турбулентного отрывных течений перед уступом, обращенным навстречу потоку [21]. о,о1о 3 4 ы М;-Е1 о,ого 1А.1. Метод Чепмена О,О15 оэ оою О,ОСЕ о з е э ш е/ь Ф и г. 43. Коэффициент соиротиэле- ииа стенки с вырезом [8!. Чепмен [7[ теоретически рассчитал распределение статического давлении для моделей отрывного течения некоторых типов. Одна такая модель изображена на фиг.
44. Предполагалось, что пограничный слой не нарастает между начальной точкой и точкой отрыва. Типичные линии тока и профили скорости в слое смешения и в зоне присоединения изображены схематически на фиг. 45 и 46. Слой смешения утолщается с расстоянием от начала этого слоя по параболическому закону подобно ламинарному пограничному слою, однако скорость его нарастания приблизительно в три раза больше, чем у пограничного слоя. Отрывное течение в зоне присоединении предполагается двумерным, хотя в этой зоне могут существовать трехмерные возмущения [2[.
При расчете статического давления в области отрыва поток массы, отсасываемой слоем смешения из области отрыва, приравнивается потоку массы, поступающей обратно в область отрыва иа зоны присоединения под действием перепада давления. Для преодоления приращения давления в зоне присоединения и дальнейшего перемещения частиц в направлении течения полное давление р' вдоль линии тока в слое смешения должно быть больше, чем конечное статическое давление в конце зоны присоединения.
Статическое давление в оторвавшемся слое определяется требованием, чтобы полное давление вдоль разделяющей линии тока Ф и г. 44. Схема отрьпмюго течення в донной области !71. Гранина опоя смешения Раедепяющая пиния тона Ф и г. 45. Схема отрывного течения в слое смешения !71. Расстояние Ф и г, 46.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
