ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие пограничных слоев из "Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях" Как и в других сходных ситуациях, понимание динамики развития этого типа трехмерного взаимодействия существенно облегчается при использовании упрощенных геометрий, которые позволяют детально исследовать основные механизмы течения. При этом конструктивные особенности реальных входных устройств, как правило, не моделируются. Такие конфигурации обычно состоят из генератора скачка, например, острого или затупленного клина (киля), установленного на плоской пластине. Взаимодействие скачка уплотнения, генерируемого клином, с турбулентным пограничным слоем, формирующимся на пластине, приводит к трехмерной структуре. Определяющими параметрами, характеризующими структуру такого течения, являются число Рейнольдса, число Маха, угол отклонения клина (либо число Маха по нормали к скачку или к первичной линии стекания), а также свойства исходного пограничного слоя. В зависимости от значений этих параметров взаимодействие может быть достаточно сильным, вплоть до образования отрыва пограничного слоя. Основной особенностью таких течений является формирование вихревой структуры, обнаруженной как экспериментальными, так и расчетными исследованиями. Доминирующее движение вихря характеризуется его вращением против часовой стрелки, если смотреть вдоль оси вихря из точки пересечения передней кромки расположенного слева от наблюдателя клина и плоской пластины. [c.310] Геометрия с двумя клиньями (килями), симметрично (или несимметрично) установленными на плоской пластине, является естественным развитием отмеченной выше модельной конфигурации. Скачок уплотнения, генерируемый каждым клином, интенсивность которого зависит от угла отклонения последнего, взаимодействует с пограничным слоем плоской пластины. Дополнительными определяющими параметрами, кроме перечисленных выше, являются углы отклонения клиньев (или интенсивности скачков) и отношение расстояния между клиньями в направлении размаха к толщине пограничного слоя в области расположения передних кромок клиньев. Отличительной особенностью течения в такой конфигурации является формирование двух вихревых структур противоположного направления вращения слева и справа от оси симметрии модели, если смотреть вдоль оси каждого из вихрей из соответствующей точки пересечения передней кромки клина с плоской пластиной. По этой причине подобная геометрическая конфигурация может быть успешно использована для изучения фундаментальных явлений динамики жидкости, в частности, процесса взаимодействия двух вихревых структур, генерируемых двумя отдельными клиньями, а также процесса формирования трехмерного отрыва в окрестности плоскости симметрии. [c.310] Структуру течения, обусловленную указанными процессами, можно характеризовать как наивысшей степени сложности. Исходный пограничный слой, утолщаясь в направлении размаха, в то же время сужается по мере развития вниз по потоку и затем отрывается с формированием линии стекания в окрестности плоскости симметрии. Интересно, что численными методами присоединение пограничного слоя не было зафиксировано в пределах всей расчетной области. [c.310] В дополнение к этому вдоль оси симметрии модели образуется центральная линия присоединения (растекания). В окрестности плоскости симметрии, где встречаются две первичные линии отрыва, реализуется особенно сложная картина течения. Здесь формируется несколько узловых и седловых точек, существование которых удалось обнаружить тщательными численными расчетами с использованием полных уравнений Навье — Стокса. [c.311] Аналогичные условия моделирования процесса взаимодействия скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем стенки трубы реализованы в [41—44]. [c.311] Конструкция модели выполнена таким образом, чтобы непосредственно в процессе проведения экспериментов за счет удаления одной или обеих боковых граней можно было также изучать характер течения в условиях взаимодействия со скачком в открытой угловой конфигурации или на плоской пластине соответственно. В отсутствие генератора скачка уплотнения эксперименты состояли в изучении процесса взаимодействия пограничных слоев смежных граней угла, результаты которого кратко изложены в следующем разделе. [c.314] Отмеченные особенности течения в двугранном угле вполне соответствуют представлениям о свойствах такого потока в ус,вдвиях малых дозвуковых скоростей, результаты исс/тедований которого изложены в гл. 2. [c.315] Корректность использования данной формулы не вызывает сомнений, поскольку она получена на основе обобщения многочисленных экспериментальных данных па плоской пластине и справедлива в следующем диапазоне основных параметров потока 3.2-10 йе 2.4-10 0.1 4.6 1.0 тут 1.06. [c.316] Здесь максимальное отклонение между расчетной кривой и экспериментальными точками не превышает И %, что, по-видимому, можно считать приемлемым для инженерной практики. [c.317] Вернуться к основной статье