Характер - обтекание - тело
Cтраница 2
 |
Обтекание цилиндра.| Обтекание жидкостью тела каплевидной формы. [16] |
Но влияние вязкости не исчерпывается возникновением сил трения. Наличие пограничного слоя в корне изменяет характер обтекания тела жидкостью. [17]
Картина свободного движения описана для случая, когда температура тела выше температуры окружающей среды. Если же температура тела будет ниже температуры среды, то характер обтекания тел сохраняется, но потоки охлажденной среды будут двигаться вниз. [18]
Поскольку его турбулентные пульсации случайны, в любой заданный момент времени он асимметричен, в частности относительно плоскости, параллельной направлению его распространения. Отметим, что турбулентность набегающего потока сложным образом влияет на характер обтекания тела, как это было показано на ряде примеров в гл. [19]
В гидродинамике невязкой жидкости особенно полно разработана теория плоских стационарных ( установившихся) движений. Пусть, например, плоский безграничный поток обтекает цилиндрическое ( или призматическое) тело, бесконечное в направлении, перпендикулярном к скорости течения, длины. Характер обтекания тела будет одинаков во всех плоскостях, перпендикулярных к образующим ( или ребрам) тела. Следовательно, для исследования кинематики и динамики такого потока достаточно рассмотреть плоскую задачу обтекаемого тела. В этом случае скорости и давления зависят только от двух координат, пусть, например, х и у; также функцией этих двух координат являются проекции vx и vy скорости течения. [20]
Таким образом, тело оказывается окруженным слоем жидкости, в котором имеется градиент скорости. Этот слой называется пограничным. В нем действуют силы трения, которые в конечном итоге оказываются приложенными к телу и приводят к возникновению лобового сопротивления. Наличие пограничного слоя в корне изменяет характер обтекания тела жидкостью. Полное обтекание становится невозможным. Вихри уносятся потоком и постепенно затухают вследствие трения; при этом энергия вихрей расходуется на нагревание жидкости. [21]
Причина парадокса Дюбуа заключается в том, что обращенное движение в эксперименте всегда отличается от обращенного движения, которое рассматривается в теории. В самом деле, обращенное движение в теории можно представить себе как результат прибавления скорости F, равной скорости движения тела, но противоположно ей направленной, ко всем частицам тела и среды. Таким образом, в обращенном движении рассматривается безграничная среда, имеющая во всех точках далеко перед телом одну и ту же скорость V. В эксперименте всегда, как бы ни был он поставлен, поток ограничен. Например, если пластинка, как это было в опытах Дюбуа, помещена в канал с проточной водой, то стенки этого канала и его дно представляют собою границы потока. Они тормозят движение жидкости и этим влияют на характер потока. В частности, скорость движения не постоянна по сечению потока, как это требуется по точному смыслу обращенного явления, а изменяется от максимального значения на некоторой оси до нуля на границах. Изменение скоростей по сечению влечет за собою, как известно из кинематики жидкости, вращение частиц. Как увидим в дальнейшем, степень турбулентности потока существенно влияет на характер обтекания тела и на величину его сопротивления. Поэтому, когда тело движется в спокойной среде и, следовательно, вращение частиц на границах среды отсутствует, сопротивление тела, как это и наблюдал Дюбуа, будет иным, нежели в потоке, заполненном вращающимися частицами. Жуковский с помощью созданного им остроумного прибора показал на опыте, что если бы можно было привести в движение вместе с потоком и его границы, то сопротивление в прямом и обращенном движении было бы одинаковым. [22]
Страницы: 1 2