Chang_t3_1973ru (1014104), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Когда сетка максимально сдвинута вперед, отрыв может быть устранен путем увеличения й и оптимального заполнения диффузора вьппе по потоку, однако ниже по потоку отрыв может сохраниться. Когда сетка расположена ниже по потоку, участок заполнения днффузора также находится ниже по потоку. Так как при заданном Й потеря эффективности минимальна, если сетка расположена в конце диффузора с малым углом раскрытия, то угол непосредственно перед сеткой может быть увеличен и увеличено отношение площадей. Таким образом, при заданном отношении площадей и значении й наиболее эффективная форма диффузора с сеткой должна иметь малый угол раскрытия, переходящий в большой.
Что касается заполнения и отрыва, то несколько сеток в диффузоре любой формы столь же эффективны, как и одна сетка в диффузоре специальной формы. Поэтому при соответствующем числе и положении сеток легче спроектировать диффузор простой формы, чем специальной формы [31[ ). Ч Орнгннальнын средством предотвращеяня отрыва от стенок днффуворов с большвнн углами раскрытия, повышевня нх эфФективности н однородности потока является переыещевве отрыва к осв двффузора с помощью радиальных перегородок н поперечного диска, расположенного в области горловины двффузора. Прим.
ред. г1З УПРАВЛБНИБ ОТРЫВОМ ПОТОКА 1.2Х Разделяющая пластина Как указано в гл. У111, разделяющая пластина, расположенпая за телом, может предотвратить периодические пульсации следа, если длина пластины достигает около пяти диаметров, а также может снизить сопротивление.
Например, рааделяющая пластина за круговым цилиндром при дозвуковых скоростях снижает козффициеят сопротивления от 1,1 до 0,7 [32[. ЪЗ. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ИЛИ ЗАМЕДЛЕНИЕ ОТРЫВА ПУТЕМ ОТСОСА ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ Отсос пограничного слоя исключает или уменьшает влияние вязкости па отрыв и кеизбежпо связан с затратами мощности. В гл. 1 упоминался классический эксперимент по предотврагцевию отрыва в дозвуковом диффузоре путем отсоса пограничного слоя. Среди различных способов управления отрывом чаще всего применяется отсос через щель, поэтому этот способ будет более подробно рассмотрек в данном разделе. Путем отсоса из пограпичпого слоя удаляются заторможеквые частицы, прежде чем произойдет отрыв, чтобы заново образующийся пограничный слой мог преодолеть положительиый градиент давления.
Предотвращение отрыва путем отсоса приводит к умепьшеиию сопротивления, увеличению подъемной силы, а также смещению точки перехода вкиа по потоку, однако для достижения этой цели необходим вспомогательный источник мощности, Отсос пограничного слоя исследовался как теоретически, так и экспериментально. 1.8.1. Расчета отсоса пограничного слоя Рассмотрим отсос ламипаряого пограяичиого слоя при доавуковых скоростях.
Воаможеп как равяомерпый отсос с поверхности тела, так и по произвольному закону. Равномерный отсос по длине пластины Простейшим способом равномерного отсоса ламипариого погракичкого слоя при нулевом угле атаки и дозвуковых скоростях является отсос через пористую стенку [фиг. 14) [33]. Вследствие малой скорости отсоса ог (0 в пределах [осли от 0,0001 до 0,001, направленной противоположно оси у, отсасываются только частицы жидкости, находящейся в иепосредствеипой близости к стенке.
Удаляемое количество жидкости равно 1',) = СОАи, где Со— безразмерный коэффициент объемного расхода, А — площадь 214 ГЛАВА Х11 омываемой поверхности. Так как для плоской пластины О=Ь ~ ( — ро(х)) Ь о и А = ЬЮ, причем г — длина, Ь вЂ” ширина пластины, то 1 Се= —, (-..(*))А.. 1 При равномерном отсосе но = сопзз н Се — — — но/и Общие уравнения ламинарного пограничного слоя ди до — + — =О дг др (2) и с',в 0,4 о,г о он гв г,г а.г во н/д' Ф н г.
14. Плоская пластина с рав- номерным отсосом прн нулевом угле атаки [33). Ф и г. 15. Распределение скорости в пограничном слое на пластине прн нулевом угле атаки (33). г — равиоисримй отсос, асвматотиаесияй проаиль; г — сеа отвеса, йрофвль Блааиуса. ди ди 1 др дги и — +н — = — — — +ив дг др р дг дрг (5) с граничными условиями у = О, и = О, н = не (х), и=и, У и на стенке т =р — ~ (для ламинарного течения) ди др к=с имеют частное решение, в котором скорость не зависит от рас- стояния х.
Считая ди/дх = О, из уравнения неразрывности полу- чаем н (х, у) = нс — — сопз1, 215 РПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА а уравнение колвчества движения принимает вгщ ди дои оо — =и —, ду дуо ' его решение и (у) = и (1 — ехр (пор)т)). (6) Толщины вытеснения н потери импульса, а также напряжение трения на стенке равны соответственно о 1 о 6'= —, 6= — —, т„=р( — оо) и ( — оо)' 2 ( — оо)' нлн т/ори~ т и ) т.
е. напряжение трения не завкснт от вязкости. о,о и и и о о,б ьо о оговоров ьо ьг ья со геглгл 1=()) ™ иа =сспоО Ф и г. ) б. Линни тока при обтекании пластины с равномерным отсосом )33). На фнг. 15 профиль скорости, вычисленный по формуле (6), сравнивается с профилем Блазнуса, соответствующим течению без отсоса. Вследствие отсоса скорость у стенки увелнчнваетси, благодаря чему повыгпаетси способность течения преодолевать положительный градиент давления. !!рофнль скорости, определенный по формуле (6), аснмптотнческн достигается на расстояняи, приблизительно равном [34) г') "~ 4 или СО~Во, 2. (34) Поэтому этот профиль называется аснмптотическнм профнлевг пограничного слоя с отсосом на произвольном цнлкндрнческом теле [35[.
Картина линий тока прн отсосе представлена на фнг. 16. 21б ГЛАВА ХП Общее решение длл отсоса по проиееольному закону Для общего случая отсоса по произвольному закону на теле произвольной формы можно получить приближенное решение с помощью интегрального уравнения количества движения и,'— +(20+6Р)и,—" — рри,= ™. Р др е д в= ° (7) что соответствует параметру Польгаузена й= — — '= — 12. бз др р др Задавая профиль скорости в виде и=и,(б (б) — 8 ® +3 ®) ) (8) и учитывая, что бе/6 = (Р/1р) — Й/120 = Р/„и следовательно, О/6 = Р/рм приведем уравнение количества движения к виду 6*+20= бб 6. Если ату величину подставить в уравнение (8) и предположить, что толщина пограничного слоя постоянна или о0/ол = О, то 22 дрр рр = — 6 — ° 35 др' Из уравнения (5) при у = 0 Так как ди! дзи! ре — =0 и — ~ =12 — ', др'~р р дрз )р о бз ' то из уравнения (10) имеем (10) 6= ( — др /др) (11) Прандтль (36) оценил скорость отсоса, необходимую для предотвращения отрыва, в предположении, что профиль скорости на всей длине такой же, как и в точке отрыва, в которой ди ~ т =р — ~ =О, др !р з УПРАвлвпив ОтРывом потОкА 217 Из уравнений (9) и (11) получаем скорость отсоса, необходимую для предотвращения отрыва Иие Рэ= — 2 18ь и (12) Так как для кругового цилиндра радиусом Л ли, „и„ Ых В то из уравнения (12) находим следующее выражение для коэффициента объемного расхода, необходимого для предотвращения отрыва, а распределение скорости отсоса в виде РЭ (Л) = Х'/К П(ОЗ + О~я +' + Оата ьм +...
), где т = ~э/(2 — []э), ]]э — — 0 для острой передней кромки, [)э = 1 для тупой носовой части Я„Я„..., а„о„пз... — коэффициенты. Для расчета ламинарного пограничного слоя с отсосом, кроме упомянутых в гл. П таблиц [501, необходимы дополнительныв таблицы. СО ~I~ = 2,18 ]/2 = 3,08. Упомянем следующие аналитические решения задачи отсоса. Применяя интегральное уравнение количества движения и метод, подобный методу Кармана — Польгаузена, Шлихтинг 137, 381 разработал метод расчета пограничного слоя на теле произвольной формы с произвольной скоростью отсоса Рз (х), а Торда [39, 40] усовершенствовал этот метод. Хед [411 рассмотрел различные приближенные решения уравнений двумерногопограничногослоя с отсосом при дозвуковых скоростях и произвольном распределении давления.
Триллинг [421, Твейтс [441 и Ринглеб [451 исследовали отсос с произвольной скоростью, а Вигардт [46) распространил расчет на случай осевой симметрии. Трукенбродт [471 предложил очень простое решение как для двумерного, так и для осесимметричного течений, сведя задачу к решению обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка. Строгое решение Гбртлера уравнений ламинарного пограничного слоя, в котором использован новый ряд [48] (гл.
П), можно применить для решения задач отсоса или вдува через пористую поверхность, если принять распределение скорости потенциального течения в виде !491 (л) = х (8,-1- Ю,л +' -]- бэта""ь+...), ГЛАВА Х!1 1.8.2. Элеперилаент лъние исследования отсоса иограничного слоя 49 и г. 17. Экспериментальные значения подъемной силы профиля 1чАСА 63А009 с пористой передней кромкой [25!.
Осоа 1м !и 44 ко ест'Ке нече- ы ") ння х 1ОО 2,01 О,ОО24 Ь 00 2,00 0,0021 О 00 2,10 0,0020 + 40 1,44 0,0013 О о о о м,„ — скорость отсоса яо нормали к лоиераности врыла. Э кспериментальные исследования отсоса пограничного слоя в двумерном потоке широко проводились с целью разработки методов отсоса для практических приложений, однако подробное описание этих экспериментов выходит за рамки настоящей книги, поэтому приведены только некоторые примеры. При отсосе на передней кромке 1,2 обыкновенного крыла отрыв при больших углах атаки может быть предотвращен илн аадержан при сравнительно небольших расходах отсась 2 сываемого газа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
