13. Сравнение характеристик лпс и тпс при обтекании стенки.

Дифференциальное уравнение ТПС при внешнем обтекании можно получить из уравнения Рейнольдса аналогично тому, как получается уравнение Прандтля для ЛПС, но решение их затруднено, а потому широко используются приближенные методы с заданием профиля осредненных скоростей логарифмической или степенной зависимостью. Для степенного профиля скоростей, подчиняющегося закону «1/7» для соответствующих условий пограничного слоя на плоской стенке при безградиентном течение несжимаемой жидкости дают;

Что говорит о большей наполненности профиля скоростей ТПС по сравнению с ЛПС

, то есть пропорциональна х^0,857 пропорциональной х^0,5

Следовательно ТПС нарастает быстрее ЛПС.

; ;Re_x=Re_{x кр}=5*10⁵

При переходе от ЛПС к ТПС сопротивление трения резко возрастает, а поэтому при безотрывном обтекании поверхности желательно затягивание ЛПС. С этой целью проводиться управление пограничным слоем. Другим важным обстоятельством является большая устойчивость ТПС. Точка отрыва ТПС находится ниже по потоку, чем у ЛПС.

14. Управление пограничным слоем.

Потери на трение в ТПС больше, чем в ЛПС. Для этого проводят искусственную ламинаризацию, она может осуществляться отсосом или сдувом наиболее заторможенных слоев пограничного слоя.

Толщина уменьшается при охлаждении пограничного слоя; соответствующем профилировании поверхностей, уменьшение шероховатость. Отсос производят используя отрезные лопатки турбомашин. Потери при отрыве ЛПС больше, чем при безотрывном течении в ТПС. Если не удается сохранить в ЛПС безотрывное течение, то производят турбулизацию течения.

15. Общие свойства и структура свободных турбулентных струй.

Течение не ограниченное твердыми стенками называется струйным. Дадим качественное описание структуры течение свободной затопленной турбулентной струи вытекающей из плоского сопла. Если сопло надлежащим образом спрофилировано, то распределения скоростей в его выходном сечении будет равномерным. В теории турбулентных струй считается, что пограничного слоя в сопле нет. После выхода струи в свободное пространство происходит ее торможение окружающей жидкостью и одновременное вовлечение последней в движение, при этом образуемый струйный пограничный слой (слой смешения) он постепенно утолщается, то есть границы струи расширяются. Это происходит из-за увеличения массы и падения скорости, последнее связано с тем, что суммарное количество движения в свободной изобарной струе не изменяется оставаясь равной m₀w₀ в изобарной струе.

Потенциальное ядро струи постепенно сужается и в сечении смыкание противолежащих пограничных слоев оно исчезает, в этом сечении заканчивается начальный участок струи длиной L_нач, границы начального участка прямолинейны. В общем случае имеет место небольшой переходный участок, на нем происходить интенсивное турбулизация и перешивание жидкости вышедшей из потенциального ядра. В инженерных расчетах обычно используют упрощенную схему полагая длину переходного участка равной 0 или считая, что в сечении x=L_нач начинается основной участок целиком состоящий из струйного пограничного слоя в поперечных сечениях которого скорость изменяется от w_m до 0 на внешнем пограничном слое. Осевая скорость w_m на основном участке постепенно убывает от w₀ до 0. Граница основного участка представляет собой прямые линии.

Основной участок струи располагается за переходным и характеризуется постоянством интенсивности турбулентности вдоль оси струи и подобием полей скорости во всех его поперечных сечениях.

Поля абсолютной скорости w=f(y). В различных сечениях основного участка струи различны: чем дальше отстоит сечение от среза сопла, тем шире поле и меньше w_m.

Подобие полей скорости:; y_e– координата точки, где

W_H – координата мутного потока, w_m – на оси струи, w – на расстоянии от оси.

; Pr_T=0,8 – оссеметричной струи

; при-y_c/b=0,44 то есть b=2.27y_c