Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
пограничном слое в том же сечении h - 200 Вт/м2-град.
[54] (фиг. 41).
Результаты для области присоединения за уступом, образованным клином
с углом 15° (фиг. 42) [57, 58], представлены на фиг. 43.
Фиг. 42. Модели [58].
а - модель I (клин); б - модель II (конус - цилиндр); 1 - смесь смолы и
алюминиевого порошка; 2 - стальная пластина.
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЯХ
139
Чтобы свести к минимуму перетекание тепла вдоль поверхности и измерить
величину пика теплового потока в узкой области присоединения, модель
уступа была изготовлена из материала с низкой теплопроводностью, так как
другим исследователям не удалось определить пик теплового потока при
использовании материала с большой теплопроводностью. Коэффициент
теплоотдачи для клина определялся по формуле
h = q/(TaW - Tw).
Присоединение за клином и за конусом, переходящим в цилиндр, происходит
на расстоянии около 2 и 5 высот уступа, и пиковые
з
2
h
1
О
Фиг. 43. Тепловой поток в области присоединения [58]. х' - расстояние за
уступом, отнесенное к высоте уступа; х конус - цилиндр; д клин (Ро = 3
атм); О клин (Ро = 5 атм); ЕЗ выпадающие точки, очевидно, повреждены
датчики.
величины h были измерены вблизи области присоединения. На фиг. 43 индекс
0 соответствует средней величине до отрыва. Величина пика и общий уровень
тепловых потоков за уступом относительно тепловых потоков перед отрывом
зависят от того, был ли пограничный слой перед отрывом ламинарным или
турбулентным. В первом случае они зависят также от того, происходит ли
переход к турбулентному режиму до присоединения. Из фиг. 43 видно, что
для конуса, переходящего в цилиндр, h/h0 становится больше единицы в
отличие от клина. Это явление обусловлено переходом ламинарного слоя
смешения в турбулентный после отрыва.
Результаты выполненных в свободном полете исследований турбулентного
отрывного течения, вызванного уступом, обращенным навстречу потоку [59],
представлены на фиг. 44.
Для сравнения приведены также значения коэффициента теплоотдачи,
вычисленные по методу Эккерта [60], для кониче-
140
ГЛАВА XI
ского расширения, заменяющего область отрыва. Измеренные величины на 40-
50% ниже расчетных, что согласуется с данными Ларсона [61], полученными в
аэродинамической трубе.
Теплопередача в отрывном течении, вызванном коническим расширением,
была исследована при М" =6,8 [62] и при М*, = = 4,98 [63]. Отрыв
наблюдался как при чисто ламинарном, так и при переходном течениях.
Модель, использованная в экспериментах Фергюсона и Шефера [63],
представлена на фиг. 45.
Фиг. 44. Коэффициент теплоотдачи в области отрыва по результатам
измерений в свободном полете [59].
О результаты расчета для эквивалентного конического расширения.
Геометрические параметры модели: полуугол конуса 15°, полуугол
конического расширения 10, 17, 24 и 56°. Единичное число Рейнольдса
(Re/м) составляло от 5,25*10(r) до 17,7 -106, относительная температура
стенки от 0,8 до 1,0, температура торможения 395 К. Область отрыва
формировалась перед расширением, снижая сопротивление, но в некоторых
условиях увеличивая тепловой поток после присоединения.
Переход происходил на турбулизаторах при единичном числе Рейнольдса
(Re/м) более 6,5 -Ю(r). Чисто ламинарное течение в области отрыва
существовало только при минимальном угле конического расширения 10° и
единичном числе Рейнольдса, (Re/м) менее 8,5 -Ю(r). При чисто ламинарном
течении в области отрыва не существовало пика теплового потока в области
присоединения, и тепловой поток к поверхности расширения за
присоединением (но перед переходом) был небольшим, но несколько выше
вычисленного по теории ламинарного пограничного слоя (фиг. 46).
При переходном режиме течения в области отрыва существовал пик
теплового потока в области присоединения. Тепловой поток
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЯХ
141
в области присоединения для конического расширения достаточно точно
определяется расчетом по теории присоединенного турбу-
Ф и г. 45. Размеры модели и расположение термопар и дренажных отверстий
[63].
КООРДИНАТЫ ТЕРМОПАР И ДРЕНАЖНЫХ ОТВЕРСТИЙ
Конус---цилиндр Коническое расширение
10° 17° 24° 56°
Расстояние вдоль оси модели х, ми
36,8 289,2 289,7 289 288,8
108,4 302 302 300,8 292,3
133,9 314,2 313,5 312,2 299,6
159,2 331,3 330 324 306
172 * 347,8 346 335 ,2 313,2
184,7 364,8 362 346,в
197,6 * 381,2 378,2 358
210 398 394,2 370
223,2* 415 418,2
235,4 431,8
248, 1 *
260,9
