Обтекание цилиндра идеальной и реальной жидкостью

Рассмотрим обтеканием цилиндра идеальной жидкостью

Рис 5.2.4 Схема обтекания цилиндра идеальной жидкостю

При обтекании идеальной жидкостью т. А и С являются критическими, давление в этих точках имеет максимальное значение, а коэффициент давления равняется 1.

Вследствие симметричного обтекания давление на поверхности цилиндра в харак-терных точках является симметричным относительно вертикальной оси и будет одинако-вым. Поэтому в невязкой среде цилиндр не испытывает сопротивления. В этом и заклю-чается парадокс Ейлера-Даламбера.

Рассмотрим обтекание цилиндра реальной жидкости вязким потоком.

Рис 5.2.5 Схема обтекания цилиндра реальной жидкостью. Парадокс Ейлера- Даламбера

При обтекании цилиндра вязким потоком газа наблюдается следующие:

· во – первых действует сила трения по касательной к поверхности цилин-дра;

· во – вторых возникает сила давления обусловленная отрывом потока в кри-тических точках цилиндра (т. Е и т. F )

Рассмотрим движение газового потока вдоль поверхности АВС, согласно эпюры рас-пределения давления на участке АВ градиент давления , что способствует бессрыв-ному обтеканию. На участке ВС градиент давления становится положительным , что способствует отрыву потока. В некоторой точке Е поток отрывается и оказывается меньшим чем в т. А. Из–за разницы давления в передний и корневой частях цилиндра возникает сопротивление давление.

Суммарная сила сопротивления цилиндра равняется силе давления и трения.

Размер участка срыва плохо обтекаемых тел и сопротивлений за счет сил давления зависит от числа Рейнольдса. Коэффициент лобового сопротивления определяется по фор-муле:

При малых числах , практически не зависит от числа Рейнольдса. При коэффициент лобового сопротивления резко уменьшается. Явление резкого (↓↓ уменьшения сопротивления при определенных значениях вследствие пере-строения газовым потока обтекающего тела называется вязким кризисом.

Средние значение числа при котором происходит резкое уменьшение , назы-вается критическим числом Рейнольдса.

Из опытов следует, что при ламинарном пограничном слое отрыв его от обтекаемого тела начинается при небольших градиентах давления, практически вначале кормовой час-ти обтекаемого тела.

С увеличением числа погранслой становится турбулентным и для его отрыва от поверхности тела необходим значительно большой градиент давления. Большой градиент будет в точках ближе к т. С. При этом участок отрыва уменьшается. После перестроения обтекания с увеличением участок отрыва немного увеличивается (↑). Поэтому при определённых условиях выгодно иметь турбулентный пограничный слой.

Дата добавления: 2013-12-12