Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
распределения давления на ненагреваемом уступе [38] и на нагреваемом
уступе [43] можно заметить, что теплопередача оказывает довольно слабое
влияние на давление. Трение на стенке перед уступом имеет такое же
значение, как и без уступа. В точке, где начинается рост давления, трение
уменьшается и обращается в нуль в сечении, где отношение давления к его
значению во внешнем потоке составляет около 0,2. Ниже точки отрыва трение
на стенке практически равно нулю на расстоянии Д° 4,5 см перед уступом и
затем возрастает. Однако данные
4*
52
ГЛАВА I
о коэффициенте теплопередачи h оказываются весьма неожиданными. Величина
h определяется как плотность теплового потока в вт/см2, отнесенная к
разности (в градусах) температуры поверхности и местной эффективной
равновесной температуры Тте (соответствующей нулевому тепловому потоку).
Измеренные значения h
Расстояние перед уступом,мм.
Расстояние за уступом ,мм
/
/
у
/7777777777777777777777/
JT -I
0,95
0,90
0,85
ТГ7Л -'•.х'-'
0,80^7777777777777777777777
V
Фиг. 42. Результаты для областей отрывного течения [43]. А - средние
значения при отсутствии уступа.
представляют собой некоторые средние значения по верхней части прибора,
измеряющего тепловой поток, а не действительное значение в точке. Вверху
по потоку перед уступом h имеет немного меньшее значение, чем при
отсутствии уступа. При приближении к уступу h вначале возрастает, а затем
снова уменьшается и наконец вблизи уступа возрастает вдвое по сравнению
со значением вверху по потоку. Такой рост h объясняется ростом давления в
этой
ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМЫ ОТРЫВА ПОТОКА
53
области [43]. За уступом, расположенным по потоку, значение h мало вблизи
уступа, а затем быстро достигает своего максимального значения за точкой
присоединения. При гиперзвуковых скор-ростях летательного аппарата, когда
длина отсоединившегося слоя смешения меньше или равна радиусу носовой
части аппарата,
Направление потока
17,25
1 .
Масштаб чисел Маха СМ=0 при у=о во всех случаях)
72,25
7,07
4,53
Расстояние перед уступом, см
V//7.W.
1,Эв
I
V7777Y,
1
'/ *
<77777,1
/
1,17 2.44 3,7!
73,9
6,26 8,79 77,3
Расстояние за уступом, см
1Б.4
Фиг. 43. Профили числа Маха в областях отрыва [43].
7 а"
тепловой поток в области присоединения может достигать значений,
превосходящих в два и более раз соответствующее значение в передней
критической точке [44]. Большой приток тепла в области присоединения
частично обусловлен малой толщиной пограничного слоя, начинающегося от
точки присоединения [45].
Эффективный коэффициент восстановления определяется следующим образом:
ТТе 1+0,2гвМ*
T0s 1 + 0.2М*
где Ттв - эффективная температура восстановления, равная температуре Tw,
при которой местный тепловой поток обращается в нуль, если Tw постоянна,
T0s - температура торможения при отсутствии притока тепла. Эффективный
коэффициент восстановления изменяется от точки к точке, и его значения не
обязательно совпадают со значениями коэффициента восстановления для изо-
54
ГЛАВА Г
лированной стенки, хотя можно ожидать, что он изменяется приблизительно
таким же образом.
Из распределения чисел Маха на фиг. 43 видно, что присоединение потока
происходит на расстоянии 4,5 см за уступом, что согласуется с
результатами измерений поверхностного трения, обращающегося в нуль на
расстоянии 4,5 см, а затем возрастающего далее по потоку. Исследования
течения в области присоединения при малых скоростях показывают [46], что
профиль чисел Маха
в г
Фиг. 44. Возможные конфигурации линий тока [46].
подобен изображенному на фиг. 43. На фиг. 44 показаны возвратные течения
в зонах отрыва, соответствующие фиг. 43.
Схема внутреннего течения для модели массообмена Харвата и др. [42]
представлена на фиг. 45. Вследствие пульсаций разделяющей линии тока в
интервале + Д около среднего положения (фиг. 45) в полость периодически
втекает некоторая масса dm. Эта жидкость циркулирует вокруг вихря
"сжатия", попадает в свободный вязкий слой и вытекает за точкой сжатия. А
составляет некоторую часть от толщины свободного вязкого слоя б s при
отрыве. Импульс, соответствующий переносу количества движения в полость,
и центробежная сила, обусловленная несбалансированной массой, вращающейся
вокруг вихря "сжатия", должны быть уравновешены.
Неустановившийся приток массы за одну пульсацию равен
dm ~ ри "А.
Количество тепла, передаваемое жидкости, втекающей в полость, и уносимое
ею из полости, приходящееся на единицу поперечного размера в единицу
времени, равно
Q - Cpdm (Taw Tw),
ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМЫ ОТРЫВА ПОТОКА
55
где в этом случае Та1С - температура втекающей жидкости. Коэффициент
теплопередачи для полости длиной L равен
gt----------?________^ -А-
L(Taw-Tw)cpPu^ L ¦
Эта модель массообмена подтверждается экспериментальными наблюдениями,
однако очевидно также, что не все полости пульсируют, поэтому область
применепия данной модели ограничена.
Зона пульсаций
Нестационарная разделяющая
