Общие понятия о течении вязкой жидкости и газа

Условия изменения структуры пограничного слоя. Понятие о числе Рейнольдса

Структура пограничного слоя

Общие положения о течении вязкой жидкости и газа

План

Пограничным слоем называется тонкий слой газа вокруг обтекаемого тела, в кото-ром скорости движения частиц изменяются от нулевого значения до величины равной ме-стной скорости невозмущенного потока, то есть имеет место градиент скорости по толщи-не пограничного слоя.

Рис 5.1.1 Схема течения в пограничном слое

Vδ=0,99 V_ид.0.~V_∞

Где

V_ид.0. – скорость которую имели бы частицы газа на поверхности обтекаемого тела, если бы газ был идеальным.

Вследствие свойств вязкости газа близко расположенные к телу слои газового пото-ка притормаживаются. Притормаживающие действия обтекаемого тела по мере удаления слоев газа от его поверхности постепенно уменьшается и на некотором расстоянии прекращается практически полностью. Толщина пограничного слоя на поверхности профиля увеличивается от носовой части обтекаемого тела к хвостовой.

Толщина пограничного слоя зависит от:

· формы обтекаемого тела;

· положения тела в газовом потоке (угла атаки);

· состояния поверхности тела (шероховатости поверхности)

· скорости газового потока;

· массовой плотности газа и т.д

Рис 5.1.2Схема изменения толщины пограничного слоя

Вблизи передней кромки обтекаемого тела толщина пограничного слоя равняется нескольким миллиметрам, а в хвостовой части профиля достигает примерно 100 мм. Чем меньше скорость потока и идеальнее поверхность тела, тем пограничный слой тоньше.

Рис 5.1.3 Схема образования вихревого движения в пограничном слое

Характеристикой пограничного слоя служит градиент скорости ,

Где

- разность продольных составляющих скоростей движения соседних слоев потока воздуха, м/с;

расстояние между соседними слоями воздушного потока по одной норма-ли, мм.

Градиент скорости характеризует изменение скорости потока на 1 мм толшины пог-раничного слоя.

Из-за разности скорости движения над выделенной частицей и под частицей возни-кает пара касательных сил трения , приводящая частицу воздуха во вращательное движение, что способствует образованию вихрей. Неравномерность распределения ско-ростей по толщине погранслоя сохраняется и за обтекаемым телом в вихревом следе. Ско-рость потока в вихревом следе по мере удаления от обтекаемого тела выравнивается и ста-новится равной скорости невозмущенного потока.

В пограничном слоев следствие вязкости происходит изменение основных физичес-ких параметров газа: – скорость, давление, температура, массовая плотность.

Рис 5.1.4 Характер изменения параметров воздуха

по толщине пограничного слоя

Где

– температура слоя увеличивается по мере приближения к обтекаемому телу, вследствие торможения частичек газа. Кинетическая энергия поступательного движения частичек газа переходит в пограничном слое в тепловую энергию хаотического движения молекул газа.

– распределение плотности по толщине погранслоя осуществляется согласно уравнения состояния газа при условии постоянного давления (p = const).

= R → ↓

По мере приближения к поверхности обтекаемого тела плотность газа уменьшается.

- давление газаостается постоянным по толщине погранслоя, ввиду небольшой его толщины;

V_𝝳- изменение скорости газового потока по толщине пограничного слоя, имеет место градиент скорости.

Дата добавления: 2013-12-12