Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • В) Режимы движения среды.






    Влияние трения и теплообмена сказывается лишь в тонком слое, вблизи обтекаемой поверхности. Внешний к этому слою поток остается невозмущенным. Этот тонкий слой называется пограничным слоем (ПС). Процессы протекающие в нем существенно зависят от режима движения среды.

    Опыт и наблюдения показывают, что возможны два различных по характеру движения вязкой среды.

    В одном – траектории частиц представляют собой плавные кривые. Случайные возмущения, если и возникают, то быстро затухают. Такое устойчивое движение носит название ламинарного.

    Для другого вида движения характерно беспорядочное перемешивание частиц среды. Такое хаотическое движение называется турбулентным. Турбулентное движение существенно неустановившееся и носит случайный характер.

     

    Ламинарное и турбулентные движения при некоторых условиях переходят одно в другое. Например, при повышении скорости. Переход может характеризоваться величиной, так называемого числа Рейнольдса ().

    Его значение зависит от того, что взять в качестве характерных параметров для его расчета. Условимся число снабжать двумя индексами:

    1-ый указывает, по каким параметрам это число рассчитано,

    2-ой, какая длина взята в качестве характерной.

    . (3.7)

    Число , при котором наблюдается нарушение устойчивости движения, называется критическим.

    Рассмотрим пограничный слой пластинки длинной , на которую набегает поток с параметрами . Характер движения среды на расстоянии от передней кромки пластинки зависит от величины числа .

    Если , то движение среды в пограничном слое на всем протяжении пластинки () ламинарное. Такой слой называют ламинарным пограничным слоем.

    Если , то пограничный слой имеет ламинарный участок, турбулентный участок и переходную область. Такой слой называют смешаннымпограничным слоем.

    Ламинарный участок соответствует таким значениям , для которых . Поэтому длину ламинарного участка можно оценить из соотношения

    . (3.8)

    При движение среды можно считать турбулентным, а пограничный слой называют турбулентным пограничным слоем.

    Условимся пограничный слой считать турбулентным, если

    . (3.9)

    Для пластинки обычно принимается , полученное для дозвуковых скоростей при обтекании гладкой пластинки.

    Опыты показывают, что при движении вязких сред вблизи неподвижных твердых стенок образуется слой заторможенной среды.

    Слой вблизи стенки, в которой наблюдается резкое изменение скорости по нормали к поверхности, носит название динамического пограничного слоя.

    Если меняется не только скорость, но и температура, то образуется тепловой пограничный слой. Давление по толщине пограничного слоя постоянно.

     

     


    Вопрос 2. Уравнения пограничного слоя.

    Без вывода запишем уравнение ПС в дифференциальном виде.

    Уравнение неразрывности (закон сохранения массы) при учете вязкости и теплопроводности сохраняет тот же вид:

    .

    Для случая

    . (3.10)

    Уравнения движения.

    В первое уравнение добавится сила трения:

    (3.11)

    В области ПС левая часть второго уравнения оказывается малой величиной, т.к. и малы.

    Поэтому из этого уравнения следует, что , то есть давление поперек ПС не меняется и равно давлению на границе ПС . Это хорошо подтверждается экспериментально для тонкого ПС.

    Для пластинки , поэтому в первом уравнении член исчезает и уравнение принимает вид:

    . (3.12)

     

    Уравнение энергии. (без вывода)

    Для невязкой нетеплопроводной среды можно записать

    .

    Согласно этому уравнению сумма кинетической энергии и энтальпии для какой-либо частицы невязкой и нетеплопроводной среды остается постоянной.

    Это значит, что изменение этой величины может происходить за счет работы силы трения и тепла, подведенного к частице, т.е. в правой части необходимо добавить работу сил трения и подвод тепла.

    .

    Поскольку в ПС , то окончательно получим:

    . (3.13)

     

     


    Вопрос 3. Интегральное соотношение пограничного слоя.

    Решение задачи о сопротивлении тела в потоке вязкого газа при безотрывном обтекании сводится к установлению распределения сил трения вдоль обтекаемых поверхностей тела, а, следовательно, к расчету ПС.

    Рассчитать напряжения трения - это значит найти решение системы уравнений (3.10, 3.12, 3.13).

    Но можно и проще, если отказаться от удовлетворения дифференциальных уравнений в каждой точке области и потребовать того, чтобы они выполнялись в среднем по толщине ПС.

    Будем считать, что сжимаемостью можно пренебречь, то есть .

    – толщина ПС,

    ,

    ,

    .

     

    Значения параметров потока, на границе ПС в случае плоской пластины полагают равными параметрам набегающего потока.

    , ,

    ,

    , На пластине .

    Выделим некоторый объем в ПС.

    Применим к нему уравнения газовой динамики в интегральной форме и учтем силы вязкости. Первое и второе уравнение системы (2.2) запишутся в виде:

    ,

    .

    Рассмотрим скалярное произведение для каждой поверхности.

    : ;

    : ;

    , : ;

    : ;

    : ;

    На : полагаем .

    На : – на границе ПС вязкость себя не проявляет.

    На : .

    Теперь спроектируем второе равенство на ось Ох.

    (3.14)

    Аналогично поступим с первым уравнением:

    (3.15)

    На , так как на границе ПС нормаль почти совпадает с направлением Оу.

    Теперь система запишется в следующем виде:

    Система уравнений решается для граничных условий:

    вычитая из первого уравнения второе →

    или

    → основное интегральное соотношение ПС. (3.16)

     

     

    Начальник кафедры№16

    полковник В. Волков

     







    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.