Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
Значение ст слабо изменяется с изменением отношения толщин $а/&в (где бв
= Р\Р2, бА = АР3), а также с изменением профиля скорости в сечении PiP2.
Если
vi/Vi = a -f (1 - а) (у/8В)
и профиль в точке А соответствует v2IV2 - (у/бА)п, то в предельном случае
(п = 1) ст изменяется от 0,37 до 0,45 при изменении постоянной а от 1,0
(линейный профиль) до 0,5. Подходящее значение ст можно получить из
рассмотрения степени расширения
66
ГЛАВА VII
области турбулентного смешения между двумя параллельными потоками с
различными скоростями. Когда прекращается рост давления в области
турбулентного смешения (где-то в окрестности точки присоединения нулевой
линии тока к стенке), толщина области смешения АР3 почти в 3 раза
превосходит первоначальную толщину слоя жидкости, втекающей в область
смешения (PiP% на фиг. 54) [41]. Это дает а = 0,32. Анализ распределения
давления на крыловом профиле со струйными закрылками, где отчетливо
наблюдается длинный пузырь, показывает, что коэффициент а приблизительно
постоянен и близок к 0,35 [42].
Внешний невязкий поток
Как упоминалось выше, короткий пузырь оказывает очень слабое влияние на
распределение давления (фиг. 55) и, следовательно, на подъемную силу,
сопротивление и продольный момент. Поэтому исследования внешнего
невязкого потока проводятся главным образом при наличии длинного пузыря.
Мас-келл [43] успешно решил задачу о внешнем течении в простейшем случае
двумерной пластины. За длинным пузырем существует толстый пограничный
слой И толстая область отрыва, которыми нельзя пренебрегать при решении
задачи о внешнем течении. Поэтому Маскелл [43] рассматривает толщину
вытеснения для области, состоящей из участка с постоянным давлением,
который простирается по предположению до максимальной толщины пузыря, и
участка с постоянной толщиной вытеснения, простирающегося до задней
кромки, при этом область отрыва имеет почти постоянную толщину и плавно
сходит с задней кромки, приближаясь к направлению основного потока вдали
от кромки.
Распределение давления при наличии длинного пузыря определяется с учетом
толщины профиля. Это делается путем простого вычитания измеренного
распределения давления при нулевой подъемной силе. Единственное решение
можно получить при использовании условия, следующего из расчета области
турбулентного смешения при а = 0,35. Это значение а используется
х/е
Фиг. 55. Распределение давления в окрестности передней кромки профиля
NACA 63-009, показывающее влияние короткого пузыря; Сх, - 1,02, Re = 5,8-
10е [30]. --------расчет для невязкого потока; •-О-
экспериментальные данные (NACA TN 2502).
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ
67
для выбора физически возможного решения из бесконечно большого числа
математических решений Маскелла [43], так что распределение давления за
пузырем стремится к распределению, соответствующему безотрывному
обтеканию с таким же коэффициентом подъемной силы. Сравнение
экспериментальных и рас-
°'гГ
Ь/е
1------------1_______I_________|_______|__________
о 02 0,4 0,6 ор 1,0
Форма принятой поверхности вытеснения
Фиг. 56. Распределение давления по крыловому профилю NACA 64А-006,
показывающее влияние длинного пузыря [30].
1 - безотрывное течение в окрестности передней кромки плоской пластины, а
= 7°, = 0,76; S -теория для плоской пластины, а - - 7°, Oj - 0,75; О
экспериментальные данные при а -7°, - 0,75 с учетом влияния
толщины профиля путем вычитания данных при а = 0°.
четных результатов для длинного пузыря приведено на фиг. 56.
В случае, соответствующем фиг. 56, предполагается,
лг/с
Фиг. 57. Влияние угла атаки на распределение давления по верхней
поверхности профиля RAE толщиной 6% при наличии длинного пузыря [30].
экспериментальные данные, Re =
= 2,5.10";----------расчет для невяа-
кого потока.
что турбулентное сме ение происходит практически вблизи точки,
расположенной па 45% длины орды, где распределения давления и нагрузки
при наличии пузыря стремятся к соответствующим распределениям при
безотрывном обтекании. Таким образом, CPt - - 0,35 и Ср, - (Ср. - п)/(1 -
п) = - 1,1 при о = 0,35. При определении CPf и положения точки
присоединения возникают некоторые трудности.
Как видно из фиг. 56 и 57, длинный пузырь оказывает большое влияние на
распределение давления.
Большой рост сопротивления при наличии длинного пузыря обусловлен
исчезновением пика разрежения вблизи передней кромки, а смещение центра
давления связано с постепенным удлинением пузыря при возрастании угла
атаки. Для дальнейших
68
ГЛАВА VII
исследований представляется важной проблема о баффтинге, вызванном
отрывом с образованием длинного пузыря.
Проблему ламинарного отрывного пузыря можно кратко охарактеризовать
следующим образом [44]: пузырь образуется, когда число Рейнольдса
пограничного слоя при отрыве превосходит некоторое критическое значение
(критерий Тани [34], Оуэна и Кленфера [36]), давление, восстанавливаемое
в процессе присоединения, меньше некоторого критического значения
