Cтраница 3
В общем случае шероховатость стенки способствует переходу ламинарной формы течения в турбулентную в том смысле, что при прочих равных условиях переход на шероховатой стенке наступает при меньшем числе Рейнольдса, чем на гладкой стенке. Это легко понять на основании теории устойчивости. В самом деле, шероховатость вызывает в ламинарном течении дополнительные возмущения, которые присоединяются к возмущениям, уже имеющимся вследствие какой-то степени турбулентности внешнего течения. Естественно, что эти суммарные, в целом более сильные возмущения требуют меньшего нарастания, чтобы привести к переходу ламинарного течения в турбулентное. При очень небольшой высоте k элементов шероховатости следует ожидать, что возмущения, вызываемые шероховатостью, лежат ниже уровня возмущений, определяемых степенью турбулентности внешнего течения. В этом случае шероховатость не оказывает никакого влияния на переход ] ламинарной формы течения в турбулентную. Это предположение подтверждается опытом. [31]
Шероховатость стенки в общем случае способствует переходу ламинарной формы течения ньютоновской жидкости в турбулентную. При достаточно большой высоте выступов шероховатости картина течения в турбулентном пристеночном слое выглядит следующим образом: с вершины выступов срываются вихри, характеристика которых слабо зависит от вязкости. [32]
Переход течения в пограничном слое на пластине из ламинарной формы в турбулентную заметнее всего отражается на распределении ] скоростей в пограничном слое. Из рис. 2.19 видно, что при таком переходе толщина пограничного слоя внезапно начинает сильно увеличиваться. [34]
Упомянутые выше экспериментальные результаты, относящиеся к переходу ламинарной формы течения в турбулентную, дают основание считать, что при малых числах Рейнольдса, при которых течение остается ламинарным, возмущения с любой длиной волны всегда затухают, в то время как при более высоких числах Рейнольдса, когда течение турбулентно, по крайней мере некоторые возмущения с определенной длиной волны нарастают. Однако необходимо теперь же подчеркнуть следующее важное обстоятельство: нельзя ожидать, что теоретическое критическое число Рейнольдса, полученное посредством исследования устойчивости, совпадет с тем экспериментально определенным числом Рейнольдса, при котором происходит, переход ламинарной формы течения в турбулентную. В самом деле, теоретическое критическое число Рейнольдса, полученное путем исследования устойчивости, например, пограничного слоя на стенке, определяет ту точку на стенке, дальше которой по течению происходит нарастание некоторых отдельных колебаний. Однако очевидно, что должно пройти некоторое время, прежде чем из нарастания этих возмущений возникнет турбулентность. [36]
Поскольку отсасывание пограничного слоя позволяет сохранить в нем ламинарную форму течения, особый интерес представляет определение влияния равномерно распределенного отсасывания на уменьшение сопротивления пластины. На рис. 14.9 построены кривые, изображающие зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса для пластины с равномерно распределенным отсасыванием. [38]
Выяснилось, что, несмотря на переход течения из ламинарной формы в турбулентную, в период разгона течение снова становится ламинарным, как только устанавливается стационарное состояние. [40]
Центробежные силы оказывают сильное влияние также на переход, ламинарной формы течения в турбулентную. Мюсман [34] в своей диссертации показал, что на вращающейся лопасти пропеллера переход ламинарной формы течения в турбулентную происходит при прочих равных условиях при значительно меньшем числе Рейнольдса, чем на неподвижной лопасти. [42]
Зависимость Хс от Re для слоя характеризуется плавным переходом от ламинарной формы течения к турбулентной. [43]
Из всех способов управления пограничным слоем, наряду с сохранением ламинарной формы течения посредством придания обтекаемой стенке специальной формы, наибольшее практическое значение имеет отсасывание исдувание. В связи с этим были разработаны различные способы, позволяющие аналитически определять влияние отсасывания и сдувания на поведение ламинарного пограничного слоя. Некоторые из этих способов мы изложим в следующих параграфах. [44]
Для всей механики жидкости и газа фундаментальное значение имеет явление перехода ламинарной формы течения в турбулентную. Впервые это явление было подробно исследовано О. Рейнольдсом в восьмидесятых годах прошлого столетия при изучении движения воды в трубах. Прандтлю удалось экспериментальным путем, на примере обтекания шара, показать, что течение внутри пограничного слоя также может быть либо ламинарным, либо турбулентным и что процесс отрыва потока, а вместе с тем и вся проблема сопротивления зависят от перехода течения внутри пограничного слоя из ламинарной формы в турбулентную. В основе теоретического исследования такого перехода лежит предположение О. [45]