ПОНЯТИЕ О ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ

ТОНКИЙ ПРОФИЛЬ В НЕСЖИМАЕМОМ ПОТОКЕ

Профиль крыла—местное сечение крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости самолета.

Важнейшей линией, определяющей форму профиля крыла, является средняя линия. Средняя линия является геометрическим местом точек, равноудаленных от верхней и нижней дужки профиля, т.е. она делит пополам отрезки, определяющие толщину профиля.

ПОНЯТИЕ О ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ

Вязкость существенно влияет на обтекании профиля только в тонком слое около тела –пограничном слое. Продолжение пограничного слоя за телом называется спутным следом. Вне этих областей влияние вязкости практически не проявляется. В пограничном слое наблюдается полное торможение частиц , контактирующих с поверхностью и быстрое возрастание касательной составляющей скорости при удалении от тела. За границей пограничного слоя жидкость можно считать идеальной (лишенной вязкости) и скорость будет равна скорости, соответствующей обтеканию тела идеальной жидкостью V_ид.

За условную толщину пограничного слоя принимают величину δ, на котором V_δ» 0,99 V_ид . Толщина пограничного слоя мала, для Ту 154 примерно 5 см. В силу малости можно считать давление постоянным по всей толщине пограничного слоя

Так как скорость меняется асимптотически, вводят интегральные величины. Построим прямоугольник, равный по площади заштрихованной области. Высота этого прямоугольника называется толщиной вытеснения. Площадь будет определяться интегралом.

Величина представляет условную толщину слоя, сквозь сечение которого в единицу времени и при постоянной скорости V∞ протекает количество жидкости равное уменьшению расхода. Эта величина характеризует отклонение смещения линии тока. Если имеем некоторое тело (простое тело: пластина), то появление пограничного слоя говорит о том , что происходит обтекание не пластины, а некоторого профиля .

Второй интегральной характеристикой будет толщина потери импульса .

Толщина потери импульса учитывает уменьшение количества движения, проносимого через сечение пограничного слоя по сравнению с потоком невязкого газа.

Для не сжимаемой жидкости эта величина определяется интегралом:

Ламинарный режим течения – это режим, при котором жидкость движется слоями, не перемешиваясь.

Число Re считается по размеру пластины по потоку b.

Если обычно реализуется ламинарный режим течения.

При ламинарном режиме течения профиль скорости хорошо описывается кубической параболой.

Односторонний коэффициент сопротивления плоской пластины

Если обычно реализуется турбулентный пограничный слой. При турбулентном режиме течения происходит интенсивное перемешивание частиц.

Профиль становится более наполненным и хорошо описывается формулой (закон 1/7):

Односторонний коэффициент сопротивления трения пластины:

Профиль скорости при турбулентном режиме более наполненный, чем при ламинарном.

Выводы:

1) При одинаковых числах Re cопротивление трения при турбулентном режиме течения больше, чем при ламинарном.

2) На равных расстояниях от передней точки турбулентный пограничный слой толще ламинарного.

3) С удалением от передней кромки толщина турбулентного пограничного слоя растет интенсивнее, чем ламинарного. Это объясняется интенсивным перемешиванием при турбулентном течении.

4) С ростом числа Re толщина пограничного слоя убывает, для ламинарного пограничного слоя быстрее, чем для турбулентного.