Лекции - Уравнения движения вязкой жидкости; основы теории пограничного слоя
Подождите немного. Документ загружается.
Рисунок 13.9 - Зависимость (x) при турбулизации (в точке x
кр
)
пограничного слоя
Полная сила трения для пластинки длиной l и шириной b (на одной из
сторон):
R
тр
= b
L
0
dx = 0,1156w
2
(/w
)
1/5l
L
x
0
1/5
dx =
= 0,144bw
2
(/w
l)
1/5
,
Откуда:
C
тр. турб
= R
тр
/ bl (w
2
/2) = 0,072/
00
5
w
l
=
= 0,072/
R
e
l
5
, (13.21)
где Re
l
= (w
l)/.
Турбулизация пограничного слоя приводит к значительному увеличению
силы сопротивления. Увеличение ламинарного начального участка при
обтекании тела (пластины, крылового профиля, корпуса яхты и т. п.)
значительно снижает сопротивление. С этой точки зрения важно как можно
более тщательно обрабатывать носовую часть обтекаемых тел, входных
участков реактивных двигателей, гидро - и пневмомашин и т. п. В трубах,
каналах, входных насадках Re
кр
, соответствующий, практически не зависит от
начальных возмущений. Напротив, при внешнем обтекании возмущения из
внешнего потока могут существенно снижать Re
кр
пограничного слоя.
Величина Re
кр
и координата x
кр
точки турбулизации зависит от
характера изменений давления р вдоль течения: при конфузорном течении,
когда dp/dx < 0, возмущения подавляются и турбулизация наступает при
существенно больших Re
кр
и x
кр
. Напротив, при dp/dx > 0, в диффузорном
течении эти величины уменьшаются, поток быстрее турбулизируется, теряя
устойчивость.
21
Величина dp/dx оказывает существенное влияние на явление отрыва
пограничного слоя (рисунок 13.10). За точкой минимума давления в кормовой
части обтекаемого тела скорость вниз по течению падает, давление нарастает
(dp/dx > 0); движение происходит против подтормаживающего действия
давления. Вязкость также способствует этому у стенки. Это вызывает сначала
остановку (точка S) , а затем обратное течение в пограничном слое.
Рисунок 13 10 - Течение жидкости вблизи места отрыва пограничного слоя
Отрыв потока от стенок тела приводит к вихреобразованию и
образованию вихревого аэродинамического или кильватерного следа.
Поскольку переход упорядоченного течения в вихревое означает диссипацию
механической энергии потока, возрастает степень термодинамической
небратимости течения. Отрыв наблюдается при обтекании крылового профиля (
несущих плоскостей самолета, подводных крыльев, лопаток рабочих колес и
направляющих аппаратов компрессоров и турбин и т. п.), всегда возникает при
увеличении угла атаки сверх некоторого критического значения
кр
. Как при
внутреннем течении (в диффузоре), так и при внешнем обтекании (цилиндра,
профиля) отрыв может приводить к нарушению симметрии течения.
22