Отрыв пограничного слоя, и отрыв потока

Отрыв происходит в результате совместного действия двух основных факторов - торможения жидкости в П.С. и воздействия перепада давления.

Внутри П.С. скорость жидкости или газа уменьшается и её кинетической энергии оказывается недостаточно для преодоления возрастающего давления. В результате вблизи поверхности возникает область возвратного течения, П.С. утолщается и, наконец, основной поток отрывается от стенки (рис. 6)

Способность течения в П.С. противостоять повышению давления имеет важное значение в случае падения на телоударных волн, или скачков уплотнения. Существует критическое значение отношения давлений в скачке р2/p1 (так называемый критический перепад, где р2 - давление за, а р1 - перед скачком уплотнения), при котором взаимодействие скачка уплотнения с П.С. приводит к отрыву последнего.

Рис. 6. Отрыв пограничного слоя при наличии положительного градиента давления

Величина критического перепада давления (р2/р1) зависит от режима течения в П.С., числа Маха, а для ламинарного П.С. и от числа Рейнольдса. При воздействии достаточно сильного скачка уплотнения на тело П.С. отрывается и возникает конфигурация так называемого -скачка, у которого наклон передней "ножки" формируется таким образом, чтобы перепад давления на ней был равен критическому (рис. 7).

Рис. 7. Картина течения при взаимодействии пограничного слоя с действующим на тело скачком уплотнения.

Отрывное течение - течение, в котором поток газа или жидкости, обтекающий тело, отрывается от его поверхности с образованием вихревой зоны.

При дозвуковом течении типичным случаем является возникновение Отрывного течения у поверхности тела с образующими криволинейной формы, например, у профиля крыла, сферы и т. п.

Необходимыми условиями возникновения О.Т. при этом являются наличие на поверхности тела вязкого пограничного слоя и повышение давления в направлении течения.

Отрыв пограничного слоя наблюдается, например, на верхней поверхности крыла, около кормовой части фюзеляжа и при обтекании других частей самолёта. О.П.С. сопутствует срыву потока и объясняет его происхождение.

В пределах толщины пограничного слоя d скорость течения убывает от значения (скорость внешнего потока) на внешней границе слоя до n = 0 на поверхности тела, а давление остаётся таким же, как во внешнем потоке. Поэтому в непосредственной близости от поверхности тела, где скорость частиц близка к нулю, их кинетическая энергия оказывается недостаточной для преодоления повышающегося давления. В результате, эта скорость становится равной нулю, а затем меняет направление на обратное. Возникновение возвратного течения приводит к значительному утолщению пограничного слоя и отрыву потока от стенки.

Из–за отрыва пограничного слоя образующеесязаточкойотрывавозвратно-вихревоетечениесвязаноснеизбежнымипотерямимеханическойэнергии, снижающими аэродинамическое качество летательного аппарата (резко падает подъёмная сила, возрастает сопротивление движению).

Следовательно, важной задачей технической аэродинамики является исследования средств по снижению вероятности отрыва потока и пограничного слоя.

Обтекание профиля крыла (а - плавное б – отрыв потока)

Отрывное течение при сверхзвуковом обтекании цилиндра с остриём.

Дата добавления: 2014-01-04