Chang_t3_1973ru (1014104), страница 32
Текст из файла (страница 32)
7. Замедление сыещеиия вперед скачка уплотнения иа стреловидном крыле посредством вдува, ослабляющее эффект отрыва до расширения па аадкей кромке [20). УПРАВЛВННВ ОТРЫВОМ ПОТОКА циент подъемной силы крыла (фиг. 4). Аналогично подъемную силу можно существенно увеличить путем применения щелевых закрылков вместо обычных профилированных закрылков (фиг. 5 и 6 [21[), поскольку щель между закрылком и основным крылом предотвращает отрыв потока от поверхности закрылка при больших углах его отклонения. После предотвращения отрыва подъемная сила продолжает расти (хотя н не так быстро) вследствие дополнительной циркуляции, вызываемой струей; струя ащжет создавать и небольшое падение подъемной силы в связи с тем, что ее тяга направлена вниз.
Увеличение сопротивления за счет применения щелевого закрылка при малых углах отклонения мало по сравнению с обычным щитком при той же подъемной силе (фнг. 5 — 6 [21[), поэтому щелевой закрылок очень полезен при взлете и посадке. На практике применяется много различных типов щелевых крыльев и щитков. Этому вопросу посвящено много работ [22]. На сверхзвуковом крыле узкая щель вдоль размаха, через которую вытекает тангенцнальная струя, предотвращает отрыв турбулентного слоя при малых скоростях, а также расширяет рабочий интервал углов атаки (фиг. 7).
Струя, вытекающая через щель, создает вблизи поверхности тонкий слой воздуха с большой энергией, благодаря чему поток остается присоединенным к поверхности при большом положительном градиенте давления; перепад давления в скачке уплотнения при атом почти достигает полной величины перепада в прямом скачке. 1.3.3.
Генераторы вихрей Генератор вихря в пограничный слой подводит энергию из впешнего течения н применяется главным образом для управления уже оторвавшимся потоком на крыльях, в днффузорах и коленах труб прн дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, а не для предотвращения отрыва. При заданном восстановлении давления применение генератора вихря приводит к уменьшению длины стенок.
Например. при коэффициенте восстановления давления 0,67 и дозвуковой скорости можно сократить длияу днффузора приблизительно на 609(« [22[. Применяются генераторы вихрей разлкчноя формы: про- Ф в г. З. Простой «илуга [хх[. ы 1 3 3 4 1Г, мм 9,5 19 39 95 Примечание. Все размеры ланы а миллиметрах. 208 ГЛАВА Х11 стой «плуг», экранированный «плуг», треугольный «плуг», ковшик, выступ, завихритель, купол, клин, лопатки, крылышко, перегородки, обтекатели, продольные ребра и т. п. Простой «плуг» и другие генераторы вихрей на крыльях показаны на фиг. 8 — 10.
Шубауэр и Шпангенберг показали„что принудительное перемешивание потока с помощью генераторов вихрей оказывает на пограничный слой такой же эффект, как и уменьшение градиента давления или уменьшение формпараметра Н = боlб (фиг. 11 [23~). Крупномасштабное перемешивание с помощью сравнительно больших и далеко разнесенных генераторов вихрей значительно Ф п г. 9. Типм генераторов вихрей и обозначения (20). а — на передней кромке; б — еметупм; е — одноетеронние нпииьн; е — дауеьороннпе клнкьн; д — лопатки; е — крмлмшки. эффективнее, чем мелкомасштабное перемешивание. Таким образом, многорядные генераторы менее эффективны, чем однорядкые генераторы, размещенные соответствующим образом. Успешное применение генератора вихрей для предотвращения развития отрыва пограничного слоя в большей степени зависит от интенсивности и расположения отдельных вихрей в области положительного градиента давления, чем от профиля пограничного слоя ниже по потоку.
УПРАВЛКНИВ ОТРЫВОМ ПОТОКА Генератор вихря увеличивает подъемную силу крыла. На фиг. 12 показаны результаты опытов Маккаллоха и др. [241, расположивших клинья по размаху на расстоянии 0,1с от передней кромки крылового профиля [т[АСА 63 8-018 под углами Е « атаки +22,5', чтобы получить систему вихрей с противоположными знаками. Клин вызывает турбулентное перемешивание, пограничный слой разрезается клиньями и частично отводится в основной поток. Благодаря применению клиньев увеличивается линейный участок кривой подъемной силы, угол атаки, соответствующий максвмальной подъемной силе, возрастает от 14 до 20', а величина коэффициента максимальной подъемной силы от 1,33 до 1,89. $4 — 8828 Ф и г. 10.
Приспособления, вызывающие обрааование вихрей [20ь а — разрыв передней кромка: б — вырез в вередней кромке; « — перегородка на передней кромке; т — перегородка па задней кромке; Π— наплыв на передней краза«а млв прада.«алак перегородка. о о а 1г ~8 ге х,ам Ф и г. 11. Влияние принудительного перемепгивапия на отрыв н осредненные толщину и формпараметр [23[. б* к 9 — величины, получеяяые осредневнем локальных значений па размаху для обеспечения саатзетстзвя двумерному теченвкк простой «плуты — — без генераторов; а б* о е; г н = б'~е.
210 ГЛАВА ХП Сопротивление крыла с этими генераторами вихрей при Сь ) 1,1 меньше, чем гладкого профиля, но величина крейсерского С„ с генераторами вихрей несколько больше (примерно на 0,002). Клиновидные генераторы вихрей дают несколько большую подъемную силу по сравнению с генераторами — крылышками (фнг. 12), гр с, ш го И о пов со Ф и г.
12. Влияние генераторов вихрей (нрылышекп клиньев) на подъемную силу и сопротивление крылоного профиля МАСА 68а-018 [25!. — Π— исходный профиль; — Х вЂ” с генераторами — нрылмшкаии; — -+ — с нлинь- ими а пограничном слое. но при малых углах атаки сопротивление клиньев в 2 — 3 раза больше сопротивления генераторов — крылышек [25[. Более подробные сведения о генераторах вихрей разных типов можно получить в работах [20, 23!. 1.2,3. Подвижные поверхности Как показал Прандтль [26[, отрыв пограничного слоя можно предотвратить, если перемещать поверхность в направлении течения с достаточной скоростью, но такой способ управления обтеканием крыльев труден для реализации на практике. Флетнер заменил парус на лодке вращающимся цилиндром н использовал эффект Магнуса, но зта оказалось неэкономичным [27!. Рассмотрим круговой цилиндр диаметром И, помещенный в однородный патон, движущийся со скоростью и, с тремя различными величинами циркуляции скорости вокруг цилиндра (фиг.
13) [25!. Когда циркуляция Г ( 2ки И направлена по часовой стрелке (фиг. 13, а), отрыв происходит в тачке А и Сь (4к, но прн циркуляции Г = 2ки с[ отрыва не происходит и Сь достигает максимальной величины 4к. УПРАВЛБНИВ ОТРЫВОМ ПОТОКА 1.2.4. Сетки При дозвуковых скоростях сетка яв- ляется полезным средством предотвраще- ния отрыва, присоединения оторвавше- гося потока или усиления стабилизирую- щего эффекта, если в первую очередь требуется подавление отрыва или стаби- лизация потока, а эффективность имеет второстепенное значение.
Применение сеток не обеспечивает высокой эффектив- ности. Сетка часто применяется в диффу- зоре. Эффективность диффу нора можно характеризовать величиной Е, ьз= где Ьиз — эффективность диффузора на участке между сечениями 1 и 2, в Ф и г. 13. Обтекание кругового цилиндра потенциальным потоком прн различных величинах циркуляции Г [25!. а — Г<та В, С зл;  — Гьг В, С за; в — г>гм» и, с ми Аз А! Рз= ~ рхизс[А Р~ =- ~ р~и, ИА 'о о — суммарные расходы потенциальной энергии (давление) через з) В действительности вращение не онвзыват существенного влнняня на начало отрыва на лопастях винта, а рост величины Г по линейному закону объясняется расширением областя большого разрежения на значнтельнув часть хорды лопасти. — Прим.
Рее.. 14' При дальнейшем увеличении циркуляции возможно течение типа, показанного на фиг. 13, в. В этом случае Сь ( 4н. Хотя, согласно Прандтлю, подъемная величины [26), нз анализа Глауэрта !28) следует, что подъемную силу можно неограниченно увеличить путем увеличения скорости вращения.
Эксперименты показали, что на воз- *Г Убм Ю М~ подъемной силы, чем следовало бы ожидать на основании характеристик профилей сечений лопасти [29] ). Гэдд теоретически показал, что вращение может привести к запаздыванию и иногда к предотвращению отрыва ламинарного слоя [30[. 2т2 ГЛАВА ХП сечение 1 и 2 диффузора, р — статическое давление, А1 Аз К~= '[ ци~ИА, Кг= [ угизИА о о — суммарные расходы кинетической энергии через сечения 1 и 2 диффузора, д — скоростной напор. Так называемый эффект заполнения сетки достаточен для предотвращения отрыва или же присоединения оторвавшегося потока даже в случае сильно развитого отрыва потока в диффузоре.
«Заполнение» подразумевает использование всего объема диффузора либо вследствие выбора формы диффузора, либо благодаря действию сетки. В этом смысле ааполнение означает отсутствие отрыва, поэтому условие ваполнения можно определить как подобие распределения скорости в каждом сечении диффузора ее распределению на входе. Согласно исследованию Шубауэра и Шпангенберга [31[, при дозвуковых скоростях отклонение потока сетками к стенкам сопровождается увеличением градиента скорости и напряжения трения на стенке.
Процесс обтекания сетки тесно связан с процессами в турбулентном пограничном слое, и сетка может предотвратить отрыв либо за счет увеличения градиента скорости по нормали к стенке, либо за счет уменьшения градиента давления вдоль стенки, либо эа счет этих обоих эффектов. Эффект заполнения зависит главным образом от расположения сетки и коэффициента перепада давления на ией й = Лр/д, причем Ьр — разность статических давлений по обе стороны сетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
