Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
дорожки Кармана, чтобы получить решение, зависящее только от одной
экспериментально измеренной величины [3, 5].
Как видно из представленного анализа, теории донного давления
являются ограниченными и неполными, и исследования донного давления
проводятся главным образом экспериментально.
1.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ДОЗВУКОВЫХ И
ТРАНСЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ
Результаты измерений донного давления за круговым цилиндром и сферой
представлены в гл. I. Для кругового цилиндра коэффициент донного давления
отрицателен при сверхкритических и докритических числах Рейнольдса;
однако при сверхкритических числах Рейнольдса абсолютная величина
коэффициента донного
• • • О
• •••
4
• J iH ? ¦ Ап,° -ДЬ--- J
ч
а-° -Л-п О О
0 d>
о
12
ГЛАВА X
давления больше, чем при докритических. При сверхкритических числах
Рейнольдса коэффициент донного давления сферы положи-телен лишь вблизи
задней критической точки и отрицателен при всех докритических числах
Рейнольдса.
1.2.1. Исследования Хорнера [6, 7] донного давления за телами
различной формы
Донное давление за телами различной формы (снарядами, фюзеляжами с
плоским донным срезом, крыловыми профилями с толстой задней кромкой или
плоским срезом и т. д.) при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях в
значительной степени зависит от
Q25
0,20
фб
0,10
0,05
О
Фиг. 3. Сопротивление, создаваемое донным срезом осесимметричного тела, в
зависимости от поверхностного трения [6].
ф фюзеляж с плоским донным срезом, Re = 5-10*, данные AVA
(Аэродинамическая исследовательская лаборатория, Гёттингенский
аэродинамический институт, ФРГ);
О фюзеляж с плоским донным срезом, Re = 2-107, данные DVL (Научно-
исследователь* ский институт в области аэронавтики и космонавтики, ФРГ);
д цилиндр с конической носовой частью, М = 1,56; х снаряды фирмы
"Гвидония", М = 2; коэффициент Cj)
в
отвесен к площади донного среза; сj - коэффициент трения.
длины носовой части, отношения диаметра донного среза к диаметру тела,
состояния поверхности тел. Кроме того, оно пропорционально скоростному
напору внешнего потока.
Хорнер предполагает, что течение в окрестности донного среза и за ним
подобно "струйному насосу". Внешний струйный поток, подобный трубке тока,
окружающей донную область за сферой, смешивается с воздухом в зоне отрыва
и отсасывает его. Для
002Q
^Эмпирическая формула С"а = у^=
0,2
0,4
0,6
0,8
ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
13
снарядов и фюзеляжей донное давление может быть рассчитано по формуле
СВв = 0,029/]/^
где СВв - коэффициент донного сопротивления, обусловленного давлением
(отнесенный к площади донного среза), a cfg - коэффициент донного
сопротивления, обусловленного трением и неровностями поверхности х) (фиг.
3). Хорнер установил, что для снаряда CD]B " 0,2.
Форма кормовой части не должна существенно изменять механизм
формирования донного давления, но державка за моделью плохо обтекаемого
тела, как сфера, может изменить картину течения в донной области. Другими
словами, по Хорнеру, круговое поперечное сечение струйного насоса
становится кольцеобразным, улучшая таким образом эффект эжекции и
соответственно уменьшая сопротивление давления (фиг. 4).
Донное давление за снарядами и телами, подобными им по форме,
отличается от донного давления за сферой. На снарядах поток отрывается от
острой кромки донного среза, и когда отношение dr/dMакс уменьшается,
начиная от единицы, где dr - диаметр державки, а <2Макс - максимальный
диаметр модели, кольцеобразная донная область может рассматриваться как
двумерная, а когда djdМакс ->0 - как осесимметричная.
Из фиг. 3 и 5 видно, что донное сопротивление за двумерными
поверхностями примерно в 3 раза больше, чем сопротивление за телами
вращения, рассчитываемое по формуле CDb =
= 0,135^с/в (фиг. 5).
Это объясняется различным распределением скоростей по ширине следа.
Для двумерных поверхностей распределение скорости может быть задано
соотношением
и/и" = (у/Ь)У>,
где и - местная скорость внутри пограничного слоя; им - скорость
набегающего потока, у - расстояние по нормали к направлению набегающего
потока, а 6 - толщина пограничного слоя. Для осесимметричных тел
распределение скорости соответствует степенному закону с показателем У3
вместо 1 *. Такое изменение в распределении скоростей связано с
изменением поперечного сечения следа от кольцеообразного к круговому [6].
В результате
