ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Допустимая высота шероховатости обтекаемой поверхности из "Турбулентный пограничный слой" Абсолютно гладких поверхностей в технике не существует. Все поверхности в той или иной степени шероховатые. Вопрос состоит в том, при какой допустимой высоте зерен шероховатости /гд обтекаемую поверхность (стенку) можно считать аэродинамически гладкой, когда интегральные характеристики турбулентного пограничного слоя, развивающегося на шероховатой поверхности, остаются еще неизменными, т. е. такими же, как и на абсолютно гладкой поверхности. [c.176] Понятие допустимой высоты шероховатости /гд позволяет судить о необходимой степени технической обработки обтекаемой поверхности, при которой должно соблюдаться условие к /гд. [c.176] Число Рейнольдса, рассчитанное по допустимой высоте шероховатости и динамической скорости Пг — /т /р. называется допустимым числом Рейнольдса шероховатости Ре д = Пгкд/и. [c.176] В этом случае высота зерен шероховатости к меньше толщины вязкого подслоя 6л турбулентного пограничного слоя. Поверхностное трение на шероховатой и гладкой поверхностях одинаково. [c.176] Элементы шероховатости соизмеримы с толщиной вязкого подслоя и частично выступают за его пределы. Поверхностное трение на шероховатой поверхности больше, чем на гладкой поверхности. [c.176] Все зерна шероховатости больше толщины вязкого подслоя. Закон сопротивления при обтекании шероховатой поверхности — квадратичный. [c.176] Наиболее тщательно изучен режим обтекания тел с полным проявлением шероховатости и в меньшей степени — переходной режим. Что же касается определения допустимой высоты шероховатости, то в этом случае опытных данных, приведенных в литературе, крайне мало. Имеющиеся немногочисленные данные относятся, в основном, к сверхзвуковому течению газа [3.29, 3.30], для которого абсолютные значения допустимой высоты шероховатости существенно больше, чем при обтекании тел несжимаемым потоком. [c.176] По данным опытов Никурадзе [3.31], полученным при течении несжимаемой жидкости в круглых трубах с сомкнувшимся турбулентным пограничным слоем, значение Refeд равно 3,5. Однако Шлихтинг [3.28] на основании анализа тех же опытов Никурадзе рекомендует значение Ре д = 5 вместо Ре д = 3,5. [c.176] В инженерной практике обычно используется значение допустимого числа Рейнольдса шероховатости Не д = 10, полученное Годдардом [3.29] при сверхзвуковом течении газа. При этом делается допуш,ение о независимости Refeд от числа М, если при определении числа Рейнольдса вязкость и отнести к температуре обтекаемой стенки. Это не согласуется с опытами ЦАГИ. [c.177] Ниже приводятся результаты систематических экспериментальных исследований [3.32-3.34] по определению величины Ре д при обтекании шероховатых поверхностей в разных условиях течения жидкости и газа. [c.177] Для повышения достоверности результатов опытов значение допустимого числа Рейнольдса шероховатости определялось на основании как результатов измерений интегральных характеристик турбулентного пограничного слоя (поверхностного трения), так и опытных данных по распределению скорости в пограничном слое, развиваюш,емся на обтекаемой шероховатой поверхности. [c.177] Шероховатость обтекаемой поверхности создавалась наклеиванием на нее шлифовальной шкурки (кроксов) 12 различных номеров зернистости. Такую шероховатость можно рассматривать как песочную, которая является однородной, и имеет максимальную плотность. Песочная шероховатость принята в качестве стандарта и характеризуется только значением высоты зерен шероховатости [3.28. [c.177] Экспериментально допустимая высота шероховатости /гд определялась путем выявления той минимальной высоты зерен шероховатости, при которой при заданных условиях потока начинается отклонение характеристик пограничного слоя от их исходных значений на гладкой поверхности. [c.177] В дальнейшем соотношение (3.27) используется как исходное при оценке степени влияния шероховатости обтекаемой поверхности на распределение скорости в турбулентном пограничном слое. [c.177] Предполагается, что, в отличие от закона влияния стенки, закон дефекта скорости является более консервативным по отношению к качеству отделки обтекаемой поверхности при условии, что высота зерен шероховатости к не настолько велика, чтобы отсчет координаты у стал неопределенным [3.27. [c.178] ОТ профиля скорости на гладкой поверхности. При малых значениях высоты зерен шероховатости к 0,02 мм) распределение скорости на шероховатой и гладкой поверхностях не зависит от выбора точки отсчета у и совпадает по всей толщине пограничного слоя. [c.179] На рис. 3.28 приведено распределение скорости в турбулентном пограничном слое в координатах и/пг = разных значениях Ке = киг/и. Видно, что в логарифмической зоне пограничного слоя опытные точки при Ре 5 (рис. 3.28 а) ложатся на прямую линию, соответствующую обтеканию гладкой поверхности к = 0), а при значениях Ре 5 опытные точки смещаются вниз на величину АУ/пг по отношению к прямой, соответствующей к = 0. При этом линейный участок распределения скорости в логарифмической зоне пограничного слоя на шероховатой поверхности параллелен аналогичному участку на гладкой поверхности (рис.3.28б). [c.179] Здесь Аи = ( /рл — шер) — разность между значениями скорости потока в логарифмической зоне пограничного слоя на гладкой и шероховатой поверхностях пластины. [c.180] Значения Не дОпределялись также по опытным данным, характеризующим влияние шероховатости обтекаемой пластины на величину формпараметра пограничного слоя Н = 6 /6 . В отличие от функции шероховатости, формпараметр пограничного слоя учитывает распределение скорости по всей толщине пограничного слоя, включая подслой и внешнюю область следа, где вязкость уже не является преобладающим фактором. [c.180] Толщина вытеснения 6 и толщина потери импульса определялись из опытного профиля скорости. [c.180] Вернуться к основной статье