45. Сопротивление плохо обтекаемых тел в потоке газа

Плохо обтекаемыми будем называть такие тела, которые в любом положении обтекаются с отрывом потока. Для плохо обтекаемых тел, даже при малых скоростях,значительную часть полного сопротивления составляет сопротивление давления.

Специфические особенности спектра отрывного обтекания можно проследить на примере шара или цилиндра.

При достижении некоторого критического числа Рейнольдса точка перехода совпадает с точкой отрыва. Следовательно, в точке отрыва слой турбулентный, обладающий большей сопротивляемостью отрыву. В результате изменения режима движения в слое

вблизи отрыва точка резко перемещается по потоку и обтекание шара улучшается кризисным образом: коэффициент сопротивления уменьшается в 2— 4 раза. Уменьшение происходит за счет снижения сопротивления давления, так как сопротивление трения в турбулентном слое больше, чем в ламинарном. Этоявление называют „кризисом сопротивления“ Плохо обтекаемых тел.Положение линии перехода Т при < зависит от степени турбулентности набегающего потока. Поэтому и критическое число существенно меняется в зависимости от .При увеличении турбулентности

до критическое число уменьшается почти в 3,5 раза.

46 Движение газа в криволинейных каналах

При движении газа в криволинейных каналах возни­кают специфические явления. Действительно, рассмо­трим течение газа по каналу постоянного сечения, в ко­тором поток совершает поворот на 90° (рис. 5-49). Ско­рости движения в канале малы по сравнению со скоростью звука, так что влиянием сжимаемости можно пренебречь. В связи с тем, что частицы газа движутся по криволинейным траекториям, давление на внешней (вогнутой) и внутренней (выпуклой) стенках канала оказывается разным и различно меняется в направле­нии движения. Так как частицы ядра потока под дей­ствием центробежных сил оттесняются к внешней стенке, то давление вдоль АВ возрастает по сравнению с давле­нием входящего потока рi, а вдоль А\В_Х — уменьшается (рис. 5-49,а). За поворотом давление на вогнутой стенке снижается, а на выпуклой возрастает; на значительном расстоянии за поворотом давления выравниваются.

Таким образом, -в сечениях криволинейного канала устанавливается неравномерное распределение скоро­стей и давлений; здесь возникает поперечный градиент давления. Частицы жидкости, движущиеся в погранич­ном слое вдоль плоских стенок, находятся под воздей­ствием разности давлений и, обладая малой скоростью в направлении основного движения, перетекают к вну­тренней стенке, испытывая большее отклонение, чем частицы, более удаленные от стенок. По условию сплош­ности в ядре потока должны возникать компенсирующие течения, направленные к внешней стенке. В результате в канале образуется вторичное вихревое движение, которое налагается на основной поток. Линии тока вто­ричного течения являются замкнутыми в поперечном сечении канала (рис. 5-49,6).

Вторичное течение состоит из двух потоков, которые около плоских стенок направлены к (выпуклой поверхности, а в центре канала—к вогнутой поверхности ка­нала. Вторичные потоки имеют симметрично-винтовой характер. Линии тока вторичного течения на плоских стенках показаны пунктиром (рис. 5-49,а).

Вдоль участка вогнутой стенки АВ и вдоль участка выпуклой стенки B\D_X течение диффузорное. В зависи­мости от формы криволинейного канала здесь могут возникнуть отрывы (зоны I и II на рис. 5-49,а). Отрыв на вогнутой стенке АВ может быть локализован после­дующим конфузорным течением на участке BD

Рис. 5-49. Схема потока в криволинейных каналах с различной формой поперечного сечения.

1