Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
Re - число Рейнольдса;
Т - температура; t - время;
и - составляющая вектора скорости в направлении течения;
v - составляющая вектора скорости в направлении у; w - составляющая
вектора скорости в направлении z; х - координата в направлении течения; у
- координата в направлении, перпендикулярном направлению х;
z - координата в направлении, перпендикулярном направлениям х и у; а -
угол атаки;
Y - отношение удельных теплоемкостей;
6 - толщина пограничного слоя или свободного вязкого слоя;
10
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
6* - толщина вытеснения пограничного слоя; е - коэффициент турбулентной
вязкости;
0 - толщина потери импульса пограничного слоя; р - коэффициент
динамической вязкости; v - коэффициент кинематической вязкости; р -
плотность жидкости или газа; т - напряжение трения; ф - функция тока.
Индексы
е - условия на внешней границе пограничного слоя; S - отрыв;
w - значение на стенке;
оо - условия в невозмущенном потоке.
Глава I
ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМЫ ОТРЫВА ПОТОКА
Обозначения
dm - изменение массы в неустановившемся течении, отнесенное к импульсу;
= (б; - 6Г - 9)Д|.
(St-6i)a ' h' - высота;
х - коэффициент турбулентного перемешивания,
о
п - показатель степени; р - давление;
R - точка присоединения потока;
S - точка отрыва;
T0s - температура торможения без подвода тепла; Тге - эффективная
температура восстановления; х' - расстояние от горла следа до точки
перехода;
а0 = lim - ;
Л-"0
tgy0 = lim w/q\
dmjdx
, также x = (б - б* - 0)/(б - б*);
Ре* ие
X
L - длина тела;
б
m
Л-сО
А - размер пульсаций;
А? - Р ------- Р со',
к - безразмерная функция, к (с) =-2\ d
X
О
т - напряжение трения;
Ф - угол, измеряемый от критической точки.
12
ГЛАВА I
Индексы
В - донная область;
О - значение перед точкой отрыва; - среднее значение.
Отрыв потока жидкости или газа - одно из многих характерных свойств
вязкого течения - весьма важное и сложное явление. При отрыве потока
происходят потери энергии. При дозвуковой скорости внешнего течения,
например течения около летательного аппарата, линия тока отклоняется,
сопротивление растет, подъемная сила падает, и образуются обратное
течение и застойная зона. В диапазоне трансзвуковых скоростей проблемы
управляемости и прочности усложняются из-за отрыва потока. В случае
внутреннего течения отрыв может явиться причиной ухудшения коэффициента
полезного действия. Оптимальные характеристики различных гидромашин и
гидромеханизмов, таких, как вентиляторы, турбины, насосы, компрессоры и
т. п., могут быть предсказаны только при правильном понимании явления
отрыва потока, так как отрыв происходит как раз перед достижением
максимальной нагрузки (или в этот момент). Функционирование простейших и
широко распространенных устройств, например кранов домашнего водопровода,
также может зависеть от отрыва потока.
Отрыв потока может оказаться полезным в различных инженерных приложениях.
Например, тонкий профиль, пригодный для полета с большой скоростью, можно
приспособить, используя отрыв потока, для полета с малой скоростью. Если
вызвать отрыв на некотором участке верхней поверхности профиля с
последующим присоединением потока, в результате получится очень толстый
псевдопрофиль, который более пригоден для полета с малой скоростью.
Другой пример благоприятного отрыва потока - отрыв, вызываемый иглой,
установленной перед лобовой частью тупого тела, движущегося со
сверхзвуковой скоростью. Поток может оторваться на игле и образовать
конусообразную область течения перед лобовой частью тела. Под влиянием
такой конической области отрывного течения изменится форма головной
ударной волны от почти прямого скачка до косого и соответственно
значительно уменьшится сопротивление головной части. Аэродинамические
характеристики отсеков экипажа и других отсеков, возвращаемых с аппарата,
движущегося с большой скоростью, могут быть улучшены с помощью отрыва
потока.
Отдельные части аппаратов, имеющих высокие скорости, двигателей, ядерных
реакторов, возвращаемых с орбиты аппаратов
ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМЫ ОТРЫВА ПОТОКА
13
и т. п. работают в условиях высоких температур. Поэтому проблемы
теплопередачи объединяются с проблемами гидро- и аэродинамики.
Следовательно, проблемы теплопередачи и отрыва потока, достаточно сложные
сами по себе, должны рассматриваться совместно.
Отрыв потока изучался многими исследователями, но еще предстоит немало
сделать, чтобы освоить этот раздел механики жидкости и газа.
1. МЕХАНИЗМ ОТРЫВА ПОТОКА
Отрыв потока, вероятно, относится к наиболее важным гидродинамическим
проблемам. Ввиду сложности проблемы дадим стро-
Ф и г. 1. Отрыв потока от гладкой поверхности.
Фиг. 2. Отрыв потока от поверхности, имеющей изломы.
гое определение отрыву потока и застойному течению. Классическая
концепция отрыва потока связана с вязкостью, поэтому ее часто называют
"отрывом течения в пограничном слое" или "отрывом пограничного слоя".
Необходимым условием отрыва потока является положительный градиент
