Взаимодействие потока и твердых тел.

При обтекании твердых тел потоком жидкости возникают гидравлические сопротивления двух видов: за счет сил трения и за счет разности сил давлений перед и за обтекаемым телом. Соотношение между этими силами зависит от формы тела и направления движения потока.

1) Обтекание плоской тонкой пластинки, установленной вдоль потока. Сопротивление определяется, в основном, силами трения.

Сила сопротивления трения при обтекании тела конечной длины равна:

, (2.4.15)

где F- площадь обтекаемой поверхности;

С_T –средний по длине коэффициент сопротивления трения:

При одностороннем обтекании: При двухстороннем:

(2.4.16)

2) Поверхность пластины установлена по нормали к потоку.

Сопротивление обуславливается, в основном, разностью давлений.

Сила сопротивления давления определяется:

. (2.4.17)

С_Д - коэффициент сопротивления давления. К-т зависит от размеров и формы поверхности.

3) Обтекание тела произвольной формы

Силы вязкости и силы давления соизмеримы и должны учитываться обе.

Распределение давления по контуру тела определяется экспериментально и учитывается аэродинамическим коэффициентом К:

р = К r u²/2. (2.4.18)

Сила давления на любую грань определяется:

Рд = р^. S, где S – площадь вертикальной проекции грани.

Суммарное сопротивление трения и давления называется лобовым сопротивлением. Сила лобового сопротивления:

, (2.4.19)

где С_Х – коэффициент лобового сопротивления.

Силу активного давления струи, вытекающей из сопла (насадка) на неподвижную поверхность (грань) можно определить по выражению:

, (2.4.20)

где w-сечение струи (сопла); a - угол, на который отклоняется струя при взаимодействии с преградой.

Для плоской вертикальной поверхности a = 90° и (1- cos a) =1.