Сопротивление - сфера
Cтраница 2
 |
Сводный график результатов измерения коэффициентов сопротивления сферы ( Tw / Tx. fl. [16] |
В связи с трудностями разработки расчетных методов, позволяющих проводить аэродинамические расчеты в переходной области течений разреженного газа, и большой сложностью физических процессов, определяющих структуру потока у тел, экспериментальные исследования аэродинамики тел простой формы ( в частности, сферы) сохраняют свою актуальность до настоящего времени, несмотря на то, что измерению сопротивления сферы уже посвящено много исследований. [17]
 |
Внешнее обтекание. [18] |
Рейнольдса аналитическое решение ( Masliyash and Epstein, 1970) показывает следующее. Сопротивление сферы, вычисленное при задании параметров невозмущенного потока на бесконечности ( и С / оо. А в практических вычислениях границы расчетной области берутся намного ближе, чем 10 габаритных размеров обтекаемого тела, что неизбежно приводит к ошибкам в расчетной области. Тем не менее, оба эти подхода широко используются в расчетной практике. [19]
Как и в задаче о течении в каналах, последний случай соответствует ситуации, когда отклонения от уравнений Стокса достаточно малы, так что их можно описать при помощи поправки первого порядка, найденной на основе метода возмущений. При этих обстоятельствах сопротивление сферы, определенное в предположении упругих столкновений как для зеркального, так и для диффузного отражения, определяется соотношением [ ср. [20]
Сфера эквивалентного объема, следовательно, имеет меньшее сопротивление, чем сфероид. Таким образом, вывод об уменьшенном сопротивлении сферы по сравнению с сопротивлением сфероида сохраняется также при условии равенства площадей их поверхности. [21]
На основе сделанных замечаний следует подчеркнуть, что при использовании только одного отражения метод отражений нельзя применять в задачах со многими границами, когда некоторые из границ находятся близко друг от друга или, что сводится к тому же, когда они бесконечны по протяженности. Таким образом, можно корректно получить влияние двух плоских стенок на сопротивление сферы, рассматривая только их влияние одновременно. Аналогично, в задаче о двух близких сферах при наличии, например, отдаленной плоской стенки необходимо одновременно отражать поля скоростей от поверхности обеих сфер. [22]
Стокса, Озееном [4] была предложена линеаризация конвективных членов. В рамках данного приближения в работах [5, 6] получены разложения по малым числам Рейнольдса коэффициента сопротивления сферы и цилиндра. [23]
Образование таких зон связано с тем, что давление торможения в передней точке сферы оказывается меньше, чем статическое давление вниз по обводу, и газ начинает течь в обратном направлении. Волновое сопротивление при этом значительно снижается. На этом же рис. 2 представлена зависимость коэффициента сопротивления сферы от расстояния между сферой и пятном для разных интенсивностей теплоподвода. Здесь также обнаружен эффект стабилизации величины волнового сопротивления от расстояния между сферой и пятном. [25]
 |
Снижение эффективной скорости свободного потока для стреловидного крыла. [26] |
На этом рисунке показано влияние сжимаемости при числах Рейнольдса как выше, так и ниже того, которое необходимо для перехода в пограничном слое от ламинарного течения к турбулентному. Для чисел Маха больше 0 7 влияние вязкости становится малым, и кривые сливаются. Это тело имеет очень высокое критическое число Маха ( Макр 0 95), и при Ма3 сила сопротивления, действующая на него, составляет примерно 1 / 5 от сопротивления сферы с тем же диаметром, что и максимальный диаметр ракеты. [27]
Во всех случаях необходимо учитывать, что в экспериментах сферы падают в сосуде ( обычно цилиндрическом), а не в безграничной среде. Чтобы получить точные результаты, необходимо учитывать наличие ограничивающей поверхности. Особенно это важно в случае, когда частицы удалены друг от друга, так как влияние стенок в этом случае может быть значительным по сравнению с взаимодействием частиц. Если частицы находятся близко друг от друга ( расстояние между их центрами меньше 2 - 3 диаметров), то их можно рассматривать как одну частицу [5] и поправочный множитель брать таким же, как для сферы, падающей в цилиндрическом сосуде ( гл. При этом предполагается, что расстояние между центрами частиц мало по сравнению с диаметром цилиндра. Таким образом, если в цилиндре падают две сферы а и Ь, находящиеся в различных положениях, то сопротивление сферы а будет обусловлено сложением сопротивлений, соответствующих четырем полям скорости. В их число входят исходная стоксова скорость сферы а и первое отражение этого поля скорости от стенки цилиндра. Эти взаимные влияния рассматриваются несколько подробнее в гл. [28]
Страницы: 1 2