Отрыв - турбулентный пограничный слой
Cтраница 4
С другой стороны, повышенное по сравнению с ламинарным пограничным слоем развитие толщины турбулентного слоя в предотрывной области приводит к большой поперечной ее протяженности и, как следствие, наличию существенного обратного влияния пограничного слоя на внешний поток. Это обратное влияние заметно искажает общую картину обтекания тела и не позволяет задавать наперед внешнее распределение давления. Только задачи слабого взаимодействия, соответствующего безотрывному течению, поддаются расчету; что же касается сильного, сопровождающегося отрывом взаимодействия, то оно до сих пор представляет непосильную задачу. Особенно сложны нестационарные явления попеременного отрыва турбулентного пограничного слоя то с одной, то с другой стороны плохообтекаемого тела ( автоколебания фабричных труб, перископов подводных лодок и др.) или со стенок плоского диффузора. [46]
 |
Точка соударения потока.| Зависимость коэффициента поверхностного трения от угла в шахматных пучках. Точки - аналитическое решение уравнения до точки отрыва. [47] |
Возрастание Re до 10е приводит к формированию закритического режима с развитым турбулентным пограничным слоем. В закри-тическом режиме также наблюдаются значительные изменения в распределении давления. Уменьшение р происходит в области между точкой соударения потока с поверхностью трубы и точкой с координатой 90, что сопровождается ускорением течения на внешней границе пограничного слоя. В кормовой части р увеличивается ( скорость внешнего течения уменьшается), что приводит к отрыву турбулентного пограничного слоя. В рециркуляционной зоне давление меняется незначительно. [48]
При R меньших 1 5 - 106 во всех рассмотренных трубах на поверхности шара происходит отрыв ламинарного пограничного слоя, переходящего в турбулентный где-то вне шара в оторвавшемся слое. При возрастании рейнольдсова числа точка перехода, отметим ее буквой Т, перемещается навстречу потоку и приближается к поверхности шара. Судя по характеру кривых рис. 183, можно думать, что в точке перехода Т происходит местный, не получающий дальнейшего развития отрыв ламинарного слоя, сопровождающийся обратным прилипанием пограничного слоя к поверхности шара с последующим развитым отрывом уже турбулентного пограничного слоя. [49]
Следует заметить, что визуальные наблюдения ( рис. 227) подтверждают описанную картину улучшения обтекания шара в указанной области рей-нольдсовых чисел. Явление это, получившее еще наименование кризиса обтекания, объясняется изменением расположения на шаре линии перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. При Re, меньших 1 5 - 105, на поверхности шара происходит отрыв ламинарного пограничного слоя, переходящего в турбулентный вне шара в оторвавшемся слое. При возрастании рей-нольдсова числа область перехода, расположенная в следе за шаром - отметим ее буквой Т - перемещается навстречу потоку и приближается к поверхности шара. В дальнейшем будет доказано, что точка отрыва турбулентного пограничного слоя при том же распределении скоростей во внешнем потоке всегда расположена ниже по потоку, чем точка отрыва ламинарного слоя. Судя по характеру кривых рис. 226, можно думать, что в точке перехода Т происходит местный, не получающий дальнейшего развития отрыв ламинарного слоя, сопровождающийся обратным прилипанием уже турбулентного пограничного слоя к поверхности шара. Такой турбулентный пузырь ( английский термин bublle) отрыва в развитом своем виде уже давно наблюдался на лобовых участках крыловых профилей. [50]
При Re100 сопротивление трения составляет только 36 % полного сопротивления. Из-за сильной нестационарности течения в режиме существования дорожки Кармана численное решение уравнений Навье - Стокса при Re100 не получено. В диапазоне чисел Re от 10 примерно до 1 3 - 105 полное сопротивление практически постоянно, однако вклад сопротивления трения быстро убывает. При Re105 в соответствии с данными [21] сопротивление трения: составляет менее 1 % полного сопротивления. В критической области ( l 5 - 105Re3 5 - 106) коэффициент сопротивления уменьшается очень резко. Это объясняется поведением пограничного слоя на поверхности цилиндра. Когда число Рейнольдса превышает некоторое значение, оторвавшийся ламинарный вязкий слой может стать турбулентным, что приведет к присоединению пограничного слоя. Окончательный отрыв турбулентного пограничного слоя происходит намного дальше вниз по потоку. Для больших чисел Рейнольдса пограничный слой становится турбулентным раньше, чем отрывается ламинарный. В этом случае отрывается уже турбулентный пограничный слой и формируется турбулентный след. В той области чисел Рейнольдса, где реализуется такая ситуация, коэффициент сопротивления опять-таки почти постоянен, едя ОД Вязкое сопротивление в таком режиме все еще около 1 % полного сопротивления. [52]
Страницы: 1 2 3 4