Отрыв - течение
Cтраница 3
Никакое соотношение типа [ ( 4 - 45) не может привести к ( 4 - 43), удовлетворяющему требуемым граничным условиям, а это означает, что уравнение vw - C - / - v, в общем случае не может являться критерием предотвращения отрыва. Таким образом, теоретические соображения, основанные на теории пограничного слоя, показывают, что нельзя предотвратить отрыв течения от задней критической точки круглого цилиндра, каким бы большим ни было количество отсасываемой жидкости. [31]
Частицы жидкости, заторможенные в пограничном слое, следуют этому градиенту давления, вследствие чего возникает сильное поперечное течение, направленное к консольной части крыла, как это отчетливо показывает пристенная линия тока на рис. 11.14. Как показали измерения Р. Т. Джонса [48] и В. Якобса [47], в результате такого поперечного течения происходит сильное утолщение пограничного слоя на консольной части крыла, что в свою очередь влечет за собой преждевременный отрыв течения от крыла. По этой причине у самолетов со стреловидными крыльями воздушный поток отрывается от крыла прежде всего на его консольной части, в области элерона, что может привести к весьма опасному сваливанию на крыло. [33]
Прежде всего можно выяснить, при каких обстоятельствах происходит перенос жидкости, заторможенной в пограничном слое, во внешнее течение, иными словами, при каких обстоятельствах возникает отрыв течения от стенки. [34]
Область существования подразделяется на три подобласти. В зоне А течение имеет опускной характер. В зоне В происходит отрыв течения вблизи стенки и возникает двухъячеистая структура. Жидкость подтекает к началу координат вдоль оси и стенки, а затем растекается вблизи некоторой конической поверхности. С приближением к линии 1 угол раствора этого конуса стремится к нулю и в зоне С течение чисто подъемное. [35]
Важной характеристикой суперкаверны является положение точки отрыва потока от тела. Если нет острой кромки, фиксирующей точку отрыва, то нельзя точно сказать, где именно он произойдет. Экспериментально установлено, что в случае сравнительно тупых тел отрыв течения с образованием паровых каверн происходит вблизи той точки поверхности, в которой давление падает до давления насыщенного пара. [36]
Такое соотношение между vx и vy органически связано с основными предположениями о характере движения в пограничном слое и должно необходимым образом соблюдаться везде, где уравнения Прандтля имеют физически осмысленные решения. Математически оно во всяком случае имеет место во всех точках, не лежащих в непосредственной близости от особых точек. Но если vy vx, то это значит, что жидкость движется вдоль поверхности тела, практически не отклоняясь от нее, так что никакого отрыва течения произойти не может. Таким образом, мы приходим к выводу, что отрыв может произойти лишь на той линии, точки которой являются особыми для решения уравнений Прандтля. [37]
Прандтля имеют физически осмысленные решения. Математически оно во всяком случае имеет место во всех точках, не лежащих в непосредственной близости от особых точек. Но если vy C vx, то это значит, что жидкость движется вдоль поверхности тела, практически не отклоняясь от нее, так что никакого отрыва течения произойти не может. Таким образом, мы приходим к выводу, что отрыв может произойти лишь на той линии, точки которой являются особыми для решения уравнений Прандтля. [38]
Прандтля имеют физически осмысленные решения. Математически оно во всяком случае имеет место во всех точках, не лежащих в непосредственной близости от особых точек. Но если vy § [ vx, то это значит, что жидкость движется вдоль поверхности тела, практически не отклоняясь от нее, так что никакого отрыва течения произойти не может. Таким образом, мы приходим к выводу, что отрыв может произойти лишь на той линии, точки которой являются особыми для решения уравнений Прандтля. [39]
При больших числах Рейнольдса лобовое сопротивление Fx обусловлено почти исключительно разностью давлений. Если обтекаемое тело имеет сзади заостренные края, то отрыв течения за телом происходит в одном и том же месте, положение которого не зависит от скорости потока. Примером может служить пластинка, поставленная перпендикулярно к направлению потока. Отрыв течения происходит на ее краях. Действительно, если при всех скоростях отрыв течения происходит в одном и том же месте, то характерная площадь поперечного сечения 5 не зависит от скорости. Отсюда и получается формула (101.2) с постоянным коэффициентом Сх. [40]
Затягивание существования ламинарного слоя ( ламинари-зация) пограничного слоя достигается различными способами. Заметим, что появление отрыва течения связано, вообще говоря, с немедленной турбулизацией пограничного слоя. Во-вторых, применение зеркально гладких обтекаемых поверхностей; наличие заметной шероховатости или различных выступов на обтекаемой поверхности вызывает преждевременную турбулизацию пограничного слоя. В-третьих, неравномерности и различные возмущения и, в частности, возмущения, вызванные различными вибрациями в набегающем потоке, сильно способствуют преждевременной потере устойчивости в ламинарном слое и его переходу в турбулентный пограничный слой; затягивания ламинарного слоя в некоторых случаях можно достигнуть с помощью отсоса заторможенных масс жидкости из пограничного слоя. [41]
Тогда, согласно уравнению Бернулли, будет постоянно и давление жидкости на этой поверхности. Действительно, поверхность MCDN останется поверхностью постоянного нормального давления, а тангенциальные силы появиться не могут из-за идеальности жидкости. Оно характеризуется тем, что на некоторой линии обтекаемого тела происходит отрыв течения от тела. Таких течений, очевидно, можно представить бесконечное множество. [42]
Возможно, мне следует рассказать как я заинтересовался этой задачей. В тот период основной интерес для Прандтля представляла теория пограничного слоя ( которую мы обсудим позже), т.е. течение жидкости очень близко к поверхности тела. В то время у Прандтля работал кандидат на получение докторской степени Карл Хименц [6], которому он дал задание построить гидроканал, чтобы в нем можно было бы наблюдать отрыв течения позади цилиндра. [43]
При больших числах Рейнольдса лобовое сопротивление Fx обусловлено почти исключительно разностью давлений. Если обтекаемое тело имеет сзади заостренные края, то отрыв течения за телом происходит в одном и том же месте, положение которого не зависит от скорости потока. Примером может служить пластинка, поставленная перпендикулярно к направлению потока. Отрыв течения происходит на ее краях. Действительно, если при всех скоростях отрыв течения происходит в одном и том же месте, то характерная площадь поперечного сечения 5 не зависит от скорости. Отсюда и получается формула (101.2) с постоянным коэффициентом Сх. [44]
От линии отрыва отходит, как мы знаем, уходящая в глубь жидкости поверхность, ограничивающая область турбулентного движения. Движение во всей турбулентной области является вихревым, между тем как при отсутствии отрыва оно было бы вихревым лишь в пограничном слое, где существенна вязкость жидкости, а в основном потоке ротор скорости отсутствовал бы. Поэтому можно сказать, что при отрыве происходит проникновение ротора скорости из пограничного слоя в глубь жидкости. Но в силу закона сохранения циркуляции скорости такое проникновение может произойти только путем непосредственного перемещения движущейся вблизи поверхности тела ( в пограничном слое) жидкости в глубь основного потока. Другими словами, должен произойти как бы отрыв течения в пограничном слое от поверхности тела, в результате чего линии тока выходят из пристеночного слоя в глубь жидкости. Поэтому и называют это явление отрывом или отрывом пограничного слоя. [45]
Страницы: 1 2 3 4