- •Введение
- •Обозначения, принятые в работе
- •Исходные данные
- •1. Расчет параметров несжимаемого пограничного слоя
- •2. Расчет параметров сжимаемого пограничного слоя для модели газа с постоянной теплоемкостью ( )
- •3. Расчет параметров сжимаемого пограничного слоя для модели диссоциирующего газа ( )
- •2) Второе приближение
- •3) Третье приближение
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 1
- •Приложение 2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ЮЖНО–УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ»
Семестровая работа по курсу
«Высокоскоростной пограничный слой»
Определение параметров пограничного слоя при обтекании пластины
Выполнил: Мухтаров О.И.
Группа: АК–410
Проверил: Сидельников Р. В.
Челябинск
2010
Оглавление
Введение 3
Обозначения, принятые в работе 4
Исходные данные 6
1. Расчет параметров несжимаемого пограничного слоя 8
2. Расчет параметров сжимаемого пограничного слоя для модели газа с постоянной теплоемкостью () 10
3. Расчет параметров сжимаемого пограничного слоя для модели диссоциирующего газа () 18
Заключение 33
Библиографический список 34
Приложение 1 35
36
Приложение 2 37
Введение
Под пограничным слоем (ПС) в узком смысле этого понятия, как вихревого или скоростного ПС понимают тонкую в поперечном к потоку направлении область течения реальной среды, где, в отличие от окружающего ее безвихревого потока, движение является вихревым и характеризуется резкими изменениями скорости и завихренности в поперечном к потоку направлении.
Среди областей техники, особенно успешно использующих результаты теории ПС: авиа– и ракетостроение, кораблестроение и энергетическое машиностроение, специальное моторостроение и др.
В работе рассматривается высокоскоростной ПС на плоской конечной модели пластины, находящейся на определенной высоте над Землей в потоке газа с заданными параметрами.
Расчеты проведены для несжимаемого и сжимаемого ПС. Для сжимаемого ПС расчеты проведены для двух моделей: и для (диссоциирующий газ).
Обозначения, принятые в работе
1) Параметры:
– толщина ПС;
– скорость потока газа;
– скорость звука в воздухе;
– плотность газа;
– давление газа;
– температура газа;
– энтальпия газа;
– теплоемкость газа при постоянном давлении;
– молярная масса газа;
– местные напряжения трения;
– коэффициент силы трения на пластине;
– местный коэффициент теплоотдачи;
– динамический коэффициент вязкости газа;
– коэффициент восстановления;
– кинематический коэффициент вязкости газа;
– число Маха;
– число Рейнольдса;
– число Стантона.
2) Индексы:
– значение, вычисленное при параметрах адиабатической стенки;
– местное значение;
– определяющее значение;
кр – критическое значение.
несж – значение вычисленное, без учета сжимаемости газа;
сж – значение вычисленное, с учетом сжимаемости газа;
ст – значение, вычисленное на пластине.
Примечание. Отсутствие индекса « » в обозначении говорит о том, что параметр является общим для всей модели, либо, если в описании отдельно оговорено, параметр является только местным. Например, , являются только местными параметрами, и, соответственно, индекс « » опущен. В свою очередь, – коэффициент силы трения для всей модели пластины, – местное значение коэффициента силы трения.
Исходные данные
Для пластины с хордой на высоте при числе Маха определить параметры пограничного слоя (ПС) в точках, отстоящих от переднего края пластины на расстояния . Расчеты проводить для несжимаемого и сжимаемого ПС. Для сжимаемого ПС расчеты провести на двух моделях: газ с постоянной теплоемкостью ( ) и диссоциирующий газ ( ).
Параметры, определяемые в ходе работы:
а) локальные:
– толщина ПС,
– напряжение трения,
– местный коэффициент трения на пластине,
б) общие:
– для модели несжимаемого газа:
– коэффициент силы трения на пластине,
– для модели газа с учетом сжимаемости:
– местный коэффициент теплоотдачи,
– температура газа на адиабатической стенке (температура адиабатической стенки),
– температура газа на пластине (температура стенки),
– энтальпия газа на адиабатической стенке (энтальпия адиабатической стенки).
Параметры окружающей среды на заданной высоте, которые определяются по таблицам параметров воздуха (стандартная атмосфера) для заданной высоты :
– кинематический коэффициент вязкости воздуха ;
– скорость звука в воздухе для данной высоты ;
– плотность воздуха ;
– барометрическое давление воздуха ;
– температура воздуха ;
– удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении .
Поскольку параметры газа на границе ПС равны параметрам воздуха на данной высоте, т.е. параметрам окружающей среды, то для удобства индексы « » в обозначении опущены.
По табличным данным определяется динамический коэффициент вязкости окружающей среды и скорость движения газа на границе ПС :
;
;
,
.
Решение проводится последовательно:
рассматривается несжимаемый пограничный слой;
рассматривается сжимаемый пограничный слой с постоянной теплоемкостью ( );
рассматривается сжимаемый пограничный слой для случая диссоциирующего газа ( ).