Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
*) Величина Сув = Су (5/5в) в случае осесимметричного тела и cfa =
2cf(c/h) в случае двумерного тела выбрана в качестве параметра,
характеризующего поверхностное сопротивление тела перед донным сечением,
влияющее на толщину пограничного слоя.- Прим. ред.
Фиг. 4. Сопротивление сферы при числах Рейнольдса, превосходящих
критическое, в зависимости от диаметра державки [6]. ф метод
баллистического маятника, Re = 6* 106; О измерения силы, Re = 4-10*.
Фиг. 5. Сопротивление, вызванное толстой кромкой или плоским срезом
профиля [6].
Коэффициенты рассчитаны по площади донного среза ЬЛ; в f/c = 16,5% и
20,5%, водяная труба AVA; О профиль 0013 (Токио); ? профиль 2412
(Мюнхен); Л профиль 0018, DVL; 0 профиль фирмы "Дорнье"; х стык
металлических листов; Ў водяная труба AVA; + данные NACA т Rept 852, Re =
10", М = 0,3.
ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
15
распределение скоростного напора по радиусу изменяется от закона U к
закону 2/з. Средний скоростной напор в пограничном слое уменьшается
примерно до V3 скоростного напора в двумерном пограничном слое.
Сравнение структуры течения за двумерной и осесимметричной пластинами
также полезно для установления причины уменьшения донного давления за
осесимметричными телами.
В следе за двумерной поверхностью образуется вихревая дорожка Кармана,
и благодаря упорядоченному движению в этом
слое происходит интенсивный обмен количеством движения между следом и
внешним потоком. В следе за осесимметричной пластиной, такой, как диск,
обмен количеством движения значительно слабее, а следовательно, и
сопротивление меньше. Однако донное сопротивление двумерной пластины
можно уменьшить с помощью разделительной пластины, которая ослабляет
вихревое движение (фиг. 6). Утолщение задней кромки профиля также
вызывает увеличение донного сопротивления, но при этом возрастает
подъемная сила и заметно улучшается аэродинамическое качество. Поэтому
толстые профили с затупленной задней кромкой могут использоваться для
воздушных винтов.
Дополнительные сведения о донном давлении в несжимаемом потоке можно
получить из обзорной работы Нэша [8].
Хорнер [6] дал оценку донного сопротивления при сверхзвуковых
скоростях на основе данных по донному сопротивлению при дозвуковых
скоростях. Этот вопрос будет рассмотрен в следующем разделе.
В интервале чисел Маха 0,2 ^ М (r) ^ 1,12. охватывающем трансзвуковую
область, и чисел Рейнольдса 0,8-10(r) ^ Re ^ ^ 2,7 *10(r) Нэш и др. [9]
экспериментально исследовали донное течение и донное давление за
изолированным профилем с затупленной задней кромкой и за уступом,
расположенным по потоку. При затупленной задней кромке в дозвуковом
интервале скоростей течение в донной области характеризуется
периодическим образованием вихрей и их сходом в след. Коэффициент донного
давления изменяется от -0,6 приблизительно до -0,78, а максимальный
подсос имеет место на осевой линии донной области (фиг. 7). Нача-
Ф и г. 6. Структура течения за пластинами [6].
а-двумерная пластина, Сд=2,0, Дрв/д= = - 1,3; б - двумерная пластина с
разделительной пластиной, СD = 1,5, Дрд/д= = - 0,8; в-трехмерная пластина
или диск, Св = 1,2; tiPg/q = - 0,5.
16
ГЛАВА X
ло оси ординат на фиг. 7 расположено по осевой линии донной области.
Коэффициент донного давления СРв уменьшается с ростом числа Маха,
вероятно, вследствие влияния сжимаемости на вихревую дорожку, при этом
ширина следа медленно увеличивается. Появление скачка уплотнения на
задней кромке профиля и установление сверхзвукового обтекания задней
части профиля приводят к сложному взаимодействию между движением вязкого
слоя.
Расстояние от средней хорды по размаху, см
Фиг. 7. Распределение донного давления по размаху [9].
М.,0 = 0,8: О давление на поверхности донного среза, х измерения трубкой
Пито; А - толщина задней кромки профиля.
замыкающим скачком уплотнения и образованием вихрей и, по-видимому, не
подавляют влияние периодических явлений при М " = = 0,9-0,975. Однако по
достижении числа Маха, равного единице, происходит существенное изменение
структуры течения, приводящее к установлению почти стационарного режима,
при котором периодические явления и срывы вихрей утрачивают свое
значение.
При визуальном исследовании донного течения за уступом, расположенным
по потоку, наблюдалось образование вихрей, движущихся вниз по потоку в
вязком слое, но при этом с помощью стробоскопа не удалось обнаружить
периодичности наблюдаемых явлений.
Изменение донного давления за уступом в зависимости от числа Маха
показано на фиг. 8.
Отмечено, что во всей дозвуковой области коэффициент донного давления
почти постоянен и равен примерно -0,2. При больших дозвуковых скоростях,
когда в зоне отрыва и присоединения достигается скорость звука, донное
давление резко падает, приближаясь к величине, измеренной на модели
профиля с зату-
ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
17
пленной задней кромкой вследствие изменения распределения давления в
области присоединения. Как видно из фиг. 8, в дозвуковом интервале
