Внешний невязкий поток
Cтраница 1
Внешний невязкий поток при вязком взаимодействии такого типа заранее неизвестен, но определяется нормальной составляющей скорости, обусловленной ростом пограничного слоя. [1]
Эффекты, связанные со взаимодействием внешнего невязкого потока и пограничного слоя, оказываются наиболее сильными при гиперзвуковой скорости внешнего потока, если известный параметр вязкого взаимодействия х М т не является малым. [2]
Механизм взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком значительно усложняется в случае тонких, но имеющих затупленную переднюю кромку тел. Как мы уже знаем ( гл. VI и VII), в этих случаях при очень больших значениях числа Маха образуются головные ударные волны сложной криволинейной конфигурации. При прохождении через такую волну набегающий на тело однородный изэнтропическии поток становится вихревым и неизэнтропическим, причем в условиях, соответствующих представлению о сильном взаимодействии, индуцированные ударной волной завихренность и градиент энтропии в области между головной волной и внешней границей пограничного слоя могут оказаться очень интенсивными. [3]
Механизм взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком значительно усложняется в случае тонких, но имеющих затупленную переднюю кромку тел. Как мы уже знаем ( гл. VI и VII), в этих случаях при очень больших значениях числа Маха образуются головные ударные волны сложной криволинейной конфигурации. [4]
Вклад вязкого взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком не превышает 5 % от суммарного коэффициента Схв во всем диапазоне изменения числа Маха. Коэффициент донного сопротивления конуса Схд может достигать - 40 % от Сх при трансзвуковых числах Маха и становится меньше 1 % при гиперзвуковых числах Маха. [6]
Значительной частью теории взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком служит изучение явлений отрыва, связанных с существованием во внешнем потоке скачков уплотнения, которые взаимодействуют с пограничным слоем. [7]
В работе [60] исследовано обтекание малых выступов при сверхзвуковых скоростях течения во внешнем невязком потоке. [8]
По-видимому, плодотворной является также идея интегрирования системы уравнений, включающей все члены, необходимые для правильного описания как внешнего невязкого потока ( включая течение в высокоэнтропийном слое), так и течения в пограничном слое. Такой подход полностью исключает уже отмеченную выше трудность, связанную со сращиванием решений в различных областях потока. [9]
Задачи этого рода приобретают особо важное значение в условиях сверхзвуковых, а еще больше, гиперзвуковых потоков, в которых увеличение роли обратного влияния пограничного слоя на внешний невязкий поток а, следовательно, и усиление взаимодействия между ними обусловливается сравнительно большой толщиной области гиперзвукового пограничного слоя. Причиной этой особенности гиперзвукового пограничного слоя является расширение газа при тех высоких температурах, которые обычно возникают в движениях с большими числами Маха, и сопутствующее этому расширению уменьшение плотности газа, а тем самым и уменьшение числа Рейнольдса. [10]
Задачи этого рода приобретают особо важное значение в условиях сверхзвуковых, а еще больше, гиперзвуковых потоков, в которых увеличение роли обратного влияния пограничного слоя на внешний невязкий поток а, следовательно, и усиление взаимодействия между ними обусловливается сравнительно большой толщиной области гиперзвукового пограничного слоя. Причиной этой особенности гиперзвукового пограничного слоя является расширение газа при тех высоких температурах, которые обычно возникают в движениях с большими числами Маха, и сопутствующее этому расширению уменьшение плотности газа, а тем самым и уменьшение числа Рей-нольдса, что влечет за собой увеличение роли вязкого трения на поверхности тела. [11]
Целью настоящего очерка является описание современного состояния общей динамики и термодинамики вязких жидкостей и газов, а также важнейших ее прикладных разделов - таких, как теории пограничного слоя и его взаимодействия с внешним невязким потоком, образования срывных зон вблизи поверхности тела, тепломассопереноса и теплозащиты поверхностей тел в гиперзвуковых потоках. По возможности, в очерке намечаются направления дальнейших исследований, отвечающих ближайшим задачам, этого важного раздела гидрогазодинамики. [12]
Ван-Дайк ( в сб, Hypersonic flow research, 1962) использует с этой целью метод внутренних и внешних асимптотических разложений, позволяющий точно сформулировать условия сращивания функций, описывающих течение в пограничном слое и внешнем невязком потоке. Первым приближением является при этом классическая задача обтекания тела без учета взаимодействия. Второе приближение учитывает вытесняющее воздействие и все вторичные эффекты в пограничном слое. Строго говоря, это приближение исчерпывает ту точность, с которой задача может быть решена на основе уравнений Навье - Стокса, поскольку следующие члены разложений уже имеют порядок величин, учитываемых в уравнениях Барнетта. Тем не менее некоторые численные расчеты указывают на то, что использование более полных уравнений ( включающих ряд таких членов) практически позволяет существенно продвинуться в область режимов, промежуточных между течениями сплошной среды и разреженного газа. Это обстоятельство вызвало в последние годы большой интерес к проблеме решения различных задач на основе уравнений Навье - Стокса или их упрощенных аналогов. [13]
Литература по асимптотическим методам, особенно относящаяся к случаю сверхзвукового и гиперзвукового внешнего потока, весьма обширна ( см. далее § 137); удовольствуемся пока указанием одной оригинальной статьи и одного обзора 2), где освещены вопросы взаимодействия пограничного слоя с внешним невязким потоком в условиях отсутствия влияния сжимаемости среды. [14]
Предполагается, что возмущение давления индуцируется как внешними возмущениями, так и откликом пограничного слоя на это воздействие. Так, изменение толщины вытеснения пограничного слоя приводит к появлению возмущений во внешнем невязком потоке. [15]
Страницы: 1 2