 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В области гидродинамики точка, в которой пограничный слой изменяется с ламинарного на турбулентный , называется точкой перехода . Где и как происходит этот переход, зависит от числа Рейнольдса , градиента давления, колебаний давления из-за звука, вибрации поверхности, начального уровня турбулентности потока, всасывания пограничного слоя, поверхностных тепловых потоков и шероховатости поверхности. Эффект превращения пограничного слоя в турбулентный - увеличение сопротивления из-за поверхностного трения . По мере увеличения скорости точка перехода верхней поверхности имеет тенденцию перемещаться вперед. Как угол атаки увеличивается, точка перехода верхней поверхности также имеет тенденцию двигаться вперед.
Должность [ править ]
Точное положение точки перехода определить сложно, поскольку оно зависит от большого количества факторов. Однако существует несколько методов, позволяющих предсказать его с определенной степенью точности. Большинство этих методов сосредоточено на анализе устойчивости (ламинарного) пограничного слоя с использованием теории устойчивости : ламинарный пограничный слой может стать нестабильным из-за небольших возмущений, превращая его в турбулентный. Один такой способ оценки точки перехода этот путь является электронной Н метод.
e N метод [ править ]
Метод e N работает путем наложения небольших возмущений на поток, считая его ламинарным. Предполагается, что как исходный, так и вновь возмущенный поток удовлетворяют уравнению Навье-Стокса.уравнения. Этот возмущенный поток можно линеаризовать и описать уравнением возмущения. Это уравнение может иметь неустойчивые решения. Любой такой случай, когда возникает возмущение, когда уравнение возмущения имеет нестабильные решения, может считаться нестабильным и, следовательно, может привести к точке перехода. Этот метод предполагает поток, параллельный пограничному слою с постоянной формой, что не всегда будет иметь место при анализе. Однако этот метод можно использовать для определения локальной (не) устойчивости в положении по размаху. Если происходит локальный переход, он также должен происходить при тех же обстоятельствах в глобальном фрейме. Этот анализ можно повторить для нескольких станций. Поскольку точка перехода определяется первой точкой, в которой это происходит, ищется только точка, ближайшая к передней кромке, где это происходит.
Двумерная функция тока возмущения может быть определена как , из которой следуют компоненты скорости возмущения в направлениях x и y . Здесь круговая частота ω принимается действительной в потоке возмущений, а волновое число α - комплексным. Следовательно, в случае нестабильности комплексная часть волнового числа должна быть положительной, чтобы возмущение росло. Любое прошедшее предшествующее возмущение будет усилено на , где x0 - это значение x, при котором возмущение с частотой ω сначала становится нестабильным (известное как уравнение Орра-Зоммерфельда). Эксперименты Смита и Гамберони, а затем и Ван Ингена показали, что переход происходит, когда коэффициент усиления (являющийся критическим коэффициентом усиления) равно 9. Для чистой аэродинамической трубы и атмосферной турбулентности критические коэффициенты усиления равны 12 и 4 в указанном порядке.
Эксперименты показали, что наибольшие факторы, влияющие на положение, в котором это происходит, - это форма профиля скорости над поверхностью, создающей подъемную силу, число Рейнольдса и частота или длина волны самих возмущений. [1]
За точкой перехода в пограничном слое увеличивается средняя скорость и сопротивление трения.
Ссылки [ править ]
- ↑ van Ingen, JL (23 июня 2008 г.). Метод eN для прогнозирования переходов. Исторический обзор работы Делфтского технического университета на 38-й конференции и выставке по гидродинамике . Сиэтл, Вашингтон: Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN 978-1-60086-989-1. Проверено 8 марта 2021 года .
 | Эта статья о гидродинамике незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
