ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измерение коэффициентов поверхностного трения в турбулентном пограничном слое при наличии в потоке продольного градиента давления из "Турбулентный пограничный слой" Наиболее надежным принято считать метод непосредственного измерения силы трения с помощью плавающего элемента , поскольку в этом случае не требуются градуировочные соотношения, а необходимо знать только постоянную упругости весовой системы. Кроме того, этот метод не связан с какими-либо допущениями относительно характера течения в пограничном слое. [c.266] Однако метод весового измерения локальных значений силы трения отличается крайней технической сложностью и требует большого навыка экспериментатора. При наличии в пограничном слое продольного градиента давления Р/ х ф 0) этот метод практически неприменим, поскольку в этом случае прямое измерение силы трения связано с разработкой весьма сложной системы поправок на сдвиг плавающего элемента, обусловленный силами давления [4.48]. [c.266] В экспериментальной практике широко применяются косвенные методы определения поверхностного трения как наиболее простые для практического использования. Косвенные методы основаны, главным образом, на измерении скорости (или ее распределения) в пограничном слое, при этом предполагается наличие универсальности законов распределения скорости. Эти методы требуют физически обоснованных градуировок, позволяющих судить о степени их пригодности. [c.266] Продольный градиент давления в пограничном слое при проведении методических исследований создавался с помощью специального профилированного вкладыша, установленного в рабочей части аэродинамической трубы. [c.267] Анализ показывает, что расслоение опытных точек на рис. 4.37 обусловлено тем, что логарифмический закон (4.51) распределения скорости в турбулентном ядре пограничного слоя, положенный в основу косвенных методов второй группы, не выполняется при наличии в пограничном слое продольного градиента давления (рис. 4.38). [c.269] При отрицательном градиенте давления (Ар 0) указанная граница (4.52) соответствует началу процесса реламинаризации турбулентного пограничного слоя, при котором профиль скорости начинает отклоняться от логарифмического закона. [c.269] Для случая неблагоприятного градиента давления (Ар 0) в [4.55] показано, что отклонение от логарифмического профиля скорости начинается на расстоянии у от стенки, при котором профиль скорости принимает форму закона 1/2 , т. е. [c.269] Это отклонение иллюстрируется на рис. 4.39, где приведены профили скорости при разных значениях параметра градиента давления Др, [4.48]. [c.269] Что касается линейного распределения скорости в вязком подслое, в непосредственной близости от обтекаемой стенки, то оно справедливо как в безградиентном потоке, так и при йР/йх фО. Это дает основание считать, что косвенные методы первой группы могут быть использованы и при измерении поверхностного трения в условиях потока с продольным градиентом давления. [c.271] Задача сводится к получению физически обоснованных градуировочных соотношений, устанавливающих связь искомого коэффициента поверхностного трения со скоростью, измеряемой в непосредственной близости от обтекаемой стенки в зоне вязкого подслоя, точность измерения которой в этом случае является определяющей. [c.272] Отклонение профиля скорости, измеренного микротрубкой, от истинного профиля скорости можно рассматривать как ошибку в определении расстояния от оси трубки до стенки. Тогда смещение эффективного центра трубки полного напора е от ее геометрической оси при д = 1,32 будет соответствовать e/D = 0,16. [c.273] В случае, когда трубка лежит на стенке (i/i = 0) имеем а = 1. [c.273] На основании опытных данных, приведенных на рис. 4.40 о, можно получить градуировочное соотношение для косвенного метода измерения поверхностного трения с помощью расположенной на стенке круглой трубки полного напора с наружным диаметром D. [c.273] Рассмотрим случай, когда плоская трубка полного напора лежит на обтекаемой стенке. [c.275] На основании опытных данных, приведенных на рис. 4.42, можно получить градуировочное соотношение для косвенного метода измерения поверхностного трения с помощью плоской трубки, лежащей на обтекаемой стенке, в основу которого положены универсальные свойства закона стенки. [c.276] Здесь функция Г = /(Я, В) отражает геометрию приемного отверстия плоской микротрубки полного напора с учетом двух характерных размеров ее приемного отверстия. [c.276] Обработка многочисленных опытных данных, представленных на рис. 4.43 в виде зависимости (4.63), показала, что если положить Г = Я, то в диапазоне 3,3 В/Я 9,2 все опытные точки, независимо от величины отношения Я/Я, с удовлетворительной для практических целей точностью описываются единой кривой. [c.276] Для сравнения на рис. 4.43 приведена также градуировочная зависимость Престона [4.52] для круглой трубки полного напора. [c.277] В экспериментальной практике широко используются поверхностные датчики Стантона [4.49, 4.56-4.59], выполненные из отдельных полосок лезвия безопасной бритвы, которые устанавливаются на обтекаемой стенке и утопают в вязком подслое турбулентного пограничного слоя (рис. 4.44). [c.277] Отклонение значений скорости, измеряемых с помощью поверхностных датчиков в условиях сильного поперечного градиента скорости в вязком подслое, от истинных значений скорости при у = у /2 можно связать с ошибкой в определении эффективного центра датчика, расположенного на расстоянии у от обтекаемой поверхности. Таким образом, в показания датчика следует вводить поправки, учитывающие это смещение эффективного центра относительно геометрического центра датчика. [c.277] Вернуться к основной статье