ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменение среднего течения из "Возникновение турбулентности в пристенных течениях" Метод заключается в выборе контура обтекаемого тела, которому соответствует распределение градиента давления во внешнем потоке, обеспечивающее максимально протяженный участок ламинарного течения. В этом отношении отрицательный в направлении потока градиент давления — благоприятный фактор, а положительный — неблагоприятный. Более того, возрастание давления может вызвать крайне нежелательное для сохранения ламинарного режима явление отрыва пограничного слоя. Этим объясняется одна из целей профилирования — поддержание присоединенного потока максимально долго в безотрывном состоянии в области положительного градиента давления. Уменьшение Rej. в области торможения потока (VP 0), его увеличение на участке разгона (V/ 0) хорошо известны из многочисленных наблюдений перехода в пограничном слое на крыловых профилях и отражают влияние градиента давления на устойчивость течения [Шлихтинг, 1969]. [c.261] Стабилизация пограничного слоя по отношению к волнам Толлмина — Шлихтинга отрицательным градиентом давления и дестабилизация — положительным была обнаружена в первых же экспериментах по устойчивости пограничного слоя (рис. 7.2) [S hubauer, Skramstad, 1948]. [c.261] В теории исследование устойчивости течения с градиентом давления выполняется таким же образом, как и в случае продольного обтекания плоской пластины, т. е. в предположении, что скорость основного течения зависит только от поперечной координаты у. Влияние градиента давления проявляется в распределении скоростей U (у). Результаты расчетов для профилей скорости семейств Фокнера — Скэн [Володин, Гапонов, 1970] и Польгаузена [Левченко, Соловьев, 1970 ] приведены на рис. 7.3 и 7.4. Повышение давления в пограничном слое сильно уменьшает критическое число Рейнольдса и способствует переходу ламинарной формы течения в турбулентную. Наоборот, падение давления увеличивает критическое число Рейнольдса и приводит к затягиванию перехода к турбулентности. [c.261] Отсос пограничного слоя можно вести различными способами распределенно, через пористую или перфорированную поверхность, а также локально, через щель или отверстие. Хотя расчет локализованного отсоса не простая задача, задержка перехода этим способом в настоящее время является часто делом техники, ще основная цель — осуществить желаемую задержку перехода при минимальном расходе жидкости и износе конструкции. Отсос менее пригоден для подводных приложений, поскольку грязь может забивать порты отсоса, а ее скопление в этих местах даже может вызывать дестабилизацию течения. [c.263] Экспериментальные данные о развитии малых возмущений пограничного слоя при отсосе течения через поперечную щель в поверхности пластины приведены на рис. 7.8 и 7.9. Как видно на рис. 7.8, отсос понижает уровень пульсаций скорости по всей толщине пограничного слоя как вниз по потоку от щели, так и перед щелью. [c.264] Уменьшение уровня пульсаций находится в соответствии с формой локальных профилей средней скорости, которые при отсосе становятся более наполненными на значительном расстоянии (по сравнению с размерами щели) вверх по потоку от щели. Вниз по потоку от щели возмущения сильно затухают. Профили средней скорости при этом, хотя и становятся менее наполненными, все более приближаясь к профилю Блазиуса, имеют очень устойчивую форму и возмущения развиваются в области устойчивости согласно линейной теории. [c.266] Обратимся к рис. 7.9. Отсутствие зависимости развития возмущений от величины начальной амплитуды свидетельствует о том, что процесс протекает в соответствии с линейной теорией гидродинамической устойчивости. Распределения продольной компоненты скорости в окрестности щели имеют сложный вид, с точками перегиба и даже с отрицательными значениями скорости вблизи стенки [Максимов, 1975]. Вследствие сильного локального воздействия на течение отсоса через узкую щель можно было бы ожидать изменений в поведении возмущений, особенно при его большой интенсивности. Вместе с тем данные экспериментов указывают на то, что развитие возмущений протекает плавно, без каких-либо резких изменений в окрестности щели. [c.266] В некоторых случаях использование отсоса для управления переходом в пограничном слое может быть эффективным не только в области развития малых возмущений, но и на последующей стадии взаимодействия колебаний. В работе [Е1-Нас1у, 1991 ] установлено, что на нелинейном этапе перехода достаточно интенсивный отсос приводит к полному подавлению развития субгармоники. Отсос уменьшает толщину пограничного слоя, и волны развиваются ближе к поверхности, где вязкая диссипация сильнее. Аналогичный результат получен и при наложении благоприятного градиента давления. [c.267] Результаты исследования пограничного слоя с продольно ориентированными стационарными вихрями [Бойко ц др., 1998 ] показали. [c.267] Вернуться к основной статье