Идельчик И.Е. - Справочник по гидравлическим сопротивлениям (1067427), страница 41
Текст из файла (страница 41)
10-2, б), в каждой точке которой скорость потока заметно ниже, чем в симметричной точке менее заторможенной лобовой зоны, образующейся перед препятствием. С увеличением числа Рейнольдса асимметрия линий тока возрастает, а длина и ширина заторможенной зоны сокращаются. в) (5 —:10) < Ке' < (40 —:50) для цилиндра и Ке' < 130 для шара. За цилиндром появляется пара противоположно направленных вихрей (рис. 10-2, в), образующих стационарный рециркуляцнонный ближний след 1за шаром прн Ке' (10 —:24) возникает один торондальный вихревой след1. Скорость потока в каждом вихре растет от центра к периферии по линейному закону. С увеличением числа Рейнольдса протяженность ближнего следа непрерывно растет вплоть до момента потери устойчивости.
Для более значительных чисел Рейнольдса, превосходящих Ре' — 50 (для цилиндра), показательны пять форм обтекания (рис. 10-8), см. пп. 10-14. 10. (40: 50) <. Ке' - (150 —:200). В начал~ этого диапазона чисел Рейнольдса более резко, Ю" Рис. 10-3. Спектры потока в следе за сфери-. ческим телом при различных реясимах об« текания при Ке' > БО: а — (40 —:50): Ке' с. (150+200); б — (150, —:200) <: Ке' «1500; в — 1500 < Ке' .' 2 ° 10~,"" в — 2 ° 1О' < Ке' с 3,5 ° 10', д 3;6-:10'.~ < 1~ею «» 5 ° 10в ными нитями. Длина этоМ вихря":::мен".,1~~,.!. чем для'"цилиндра, а частота ега Отрыва,вд~к~е больше.
-11, (150 —,200) ~ Ре' '<.' 1500. ЗатоРможенная область 'перед препятствием постепенно уменьшается и становится малой по сравнению 'с 'его размером. В итоге на лобовой стороне препятствия остается лишь тонкая пленка заторможенного потока, образующая раздваивающийся по Обе стороны ламинарный пограничный слой (Рис. 10-3, б). Дойдя до некоторой точки близ миде- лева сечения тела (д 80 ), пограничный слой отрывается от его поверхности и слой идет уже по внешней границе ближнего следа.
Достигнув конечной точки следа, он воссоединяется с таким же оторвавшимся пограничным слоем второй стороны тела. Причиной отрыва пограничного слоя является возрастание давления вдоль поверхности тела. В результате такого явления донное давление растет. Одновременно в ближнем следе возникает нерегулярное течение, развивающееся в ясно выраженное турбулентное течение далее по каналу. 12.
1500 < Ре' 2 10~. Возникающая за телом турбулентность начинает проявляться со все более и более близкого к телу расстояния. Вследствие этого точка перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный перемещается ближе к кормовой части цилиндра (шара). Процесс перехода„не сопровождающийся процессом отрыва вихрей, начинается синусаидальными колебаниями, которые с ростом числа Рейнольдса усиливаются до точки перехода.
Донное давление при этом значительно уменьшается, особенно в области Йе' = 2.10З вЂ : 10'. Скорость на внешней границе оторвавшейся (свободной) струи увеличивается, а расстояние до точки воссоединения, наоборот, уменьшается. Переход к турбулентному течению при этом происходит весьма близко от точки отрыва пограничного слоя от тела. В результате вблизи кормовой части тела возникают весьма интенсивные пульсации скорости, превосходящие по амплитуде уже при Ке' = 8 10а асредненную скорость течения в тех же точках следа.
При Ке' > 5 1О" за цилиндром наступает полное турбулентное перемешивание (рис. 10-3, е). 13. 2.10' < Ке' < 3,5 10'. В этом критическом диапазоне чисел Рейнальдса в пограничном слое начинается переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Отрыв паграничнага слоя возникает еще при ламинарном режиме течения, приблизительно в том же месте на лобовой стороне цилиндра, что и при меньших числах Ке'. За этим отрывом следуют переход режима течения и второй, уже турбулентный («пузырчатый») отрыв на кормовой стороне цилиндра. Регулярность и определенность отрыва пограничного слоя меньше, чем при меньших и больших числах Рейнальдса.
Донное давление резка повышается, а зона действия отрыва сужается (я = 110 —:120', рнс. 10-3, г). В результате при Ке' — Б !05 происходит указанное выше скачкообразное кризисное снижение лабо- 388 :: -': с~~противления цилийдра,' ':~~~к:-'-"- та~ое кризисное сопротивление соотФ~~-' .
йе' ~ 3.10~. 14. 3,5 ° 106 < Ке' < 8. 106- О рыв 'ае снова становится регулярным, одйако он появляется при турбулентном. погр~"-:-';'::."" ном слое (Рис. 10-3 Д). Предполагается, что все дальнейшие"„'~.':-.'~ нения, связанные с увеличением чис~га- р~~:-." нольдса и сопРовожДаюЩиеся сдвигОМ т „' .: перехода режима течения к переходной „,, очка-' застоя, будут относительно слабы.
ЧМ;::: 15. Описанные в пп. 9-14 характерные '. '. пазоны чисел Рейнольдса для разли~~ . форм обтекания цилиндра (шара) верны л~,"- . '.Х при условии обтекания тела ламинарным-„-: слаботурбулизированным потоком У=-- ~ 0,01%, где в» = — степень турбу. , ~о лентности потока, сю' — продольная пуль . ционная скорость потока, м/с). . Повышение степени турбулентности йаб. гающего потока при каждом режиме абтека. ния приближает точку перехода ламинарн пограничного слоя в турбулентный к корм0 вой части тела и тем самым смещает характер.
ный диапазон чисел Рейнольдса и в частнос, критическую область, в которой наблюдаетс„ резкое падение коэффициента с„в сторон меньших значений Ке (см. график бдиаграм. мы 10-7)- 16. На положение точки перехода лама. нарного пограничного слоя в турбулентною состояние оказывает влияние и состояние обтекаемой поверхности (степень ее шерох0. ватасти Ь). Влияние различных неровностей поверхности состоит в том, что они возмущаю~ ламинарное течение, перемещают точку перехода вперед (к лобовой части тела) и увеличивают участок с турбулентным пограничным слоем.
Для цилиндра (шара) кризис сопротивления наступает тем раньше, т. е. при тем меньшем числе Рейнальдса, чем больше степень шероховатости. Вместе с тем чем выше Ь, тем больше значения сх ~до и сх в закритической области (см. диаграмму 10-2). 17. Начальная турбулентность набегающе. го потока существенным образом влияет и на лобовое сопротивление плохо обтекаемых тел (с острыми кромками — особенно в ди~ пазане в ~ 10%).
Для кубического и призматических тел, а также для плоской пластинки, установленной нормально к потоку. зависимости с„, или, что сха > О то же, с = ота,качественноодинах с хе =0 т коны и носят кризисный характер по числу зт 110-4 — 10-7 1, что также связано с изменением характера обтекания. При небольшом увели. чении интенсивности турбулентности набегающего потока коэффициент сопротивлении сх увеличивается (рис. 10-4), что связано с расширением зоны отрыва за телом.
С дальней. шим ростом интенсивности турбулентности зона отрыва стабилизируется или же несколько сужается вследствие передачи в нее энергии основного потока, что приводит к постоянству или уменьшению лобового с0 24. Влияние степени турбулентности на коэффициент лобового сопротивления пилиндра может быть учтен приближенно по Фор муле схе > о =схохе =о где с =1 (Ке') и с = 1(Ре') принимаются по соответствующим графикам диаграммы 10-1. Величина с определена по кривым ех = = ~, (Йе'), полученным при 1= //Йм = 77 Рис. 10-Б.
Обтекание двух иилиндров, установленных вплотную друг к другу и различных з % и по кривой с = /~1Й) 110-4 — 10-7 3. 25. Коэффициент лобового сопротивления цилиндра и других удлиненных тел зависит от удлинения 7= 1/Ы„, при этом с увеличением 1 коэффициент лобового сопротивления возрастает. 26. Коэффициент лобового сопротивления плоской пластинки, установленной поперек и~О~ ~0 и~Оа0 потока, при Ке' = и ~ — ~ > 1000 У практически постоянен и составляет ох = = 1,12 —:1,16.
Для прямоугольной пластинки коэффициент лобового сопротивления зависит от соотношения сторон И„/1, и меняется от с = = 1,12 —:1,16 ~при й„,/1, = — 1) до сх = 2,0 (пр дм/1, = О). При наличии отверстия в круглой пластинке с изменяется примерно параболически от 1,12 — 1,16 упри И = 0,2ВО) до 1,78 (при д = = 08~О)- 27. Если в одном сечении трубы расположено несколько тел 1комплект тел в общем случае разных форм и размеров), то суммарный коэффициент местного сопротивления этих тел подсчитывается -по формуле автора 110-25~, верной практически при 3„/Р0 сЯ О„З и Ке> 10': 390 ' Ф где1 — порядковый номер "ла д'нйоГб ЫМ5 кта, и — общее количество тел в плекте. 28. Лобовое сопротивление двух те~1 ~ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
