WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

С течением времени около тела должно установиться стационарное обтекание в соответствии с числом Маха потока за падающей ударной волной I. Картина течения, представленная на рис. 1,f, близка к стационарному обтеканию. Линия отрыва и TU-слой совпали, и TU-слой становится границей между основным и возвратным течениями. В донной части струйное течение у оси симметрии замедляется в ударно-волновой системе с тройными точками T4 и T5. TU-слой неустойчив. Неустойчивость слоя требует дальнейших исследований.

На рис. 4 представлены данные, характеризующие Рис. 4. Эволюция волны торможения: a — скелетные изотерэволюцию волны торможения. Изменение геометрии мы в последовательные моменты времени; b — зависимость угловой координаты () от времени.

волны торможения во времени показано на рис. 4,a в виде скелетообразных изотерм. Одиночная волна торможения (t = 1.5) искривляется, затем трансформируется в трехударную конфигурацию (t = 3.0). Столкновение этой конфигурации с отраженной волной R приводит к образованию сначала трехударной, (t = 4.5), а затем и к появлению новой пятискачковой структуры (t = 5.0).

К моменту времени t = 10.0 волна торможения занимает положение, соответствующее стационарному обтеканию. Видно, что размер волны / ударно-волновой конфигурации торможения непрерывно увеличивается.

Положение пристеночной части волны торможения на поверхности определяется угловой коородинатой ().

Зависимость угловой координаты () от времени показана на рис. 4,b. Волна торможения движется вниз вдоль цилиндрической поверхности вплоть до момента времени, когда с ней сталкивается отраженная волна R (t 4.3). Затем волна торможения начинает двигаться в противоположном направлении, асимптотически приРис. 5. Траектория ядра вихря V.

ближаясь к своему стационарному положению.

На рис. 5 показана траектория центра вихря V.

В отличие от волны торможения вихрь зарождается не в момент начала дифракции, а спустя некоторое В заключение проведем сравнение процессов дифраквремя, когда на поверхности тела в определенной точке ции одной и той же двухударной конфигурации на цискорость становится равной нулю. До момента времени линдрической, горизонтальной, и вертикальной поверхt 4.3 траектория вихря почти линейна, а затем харак- ностях. На рис. 6,a,c представлены картины течения тер движения становится колебательным. дифракции на горизонтальной и вертикальной поверхЖурнал технической физики, 2006, том 76, вып. Дифракция двухударной конфигурации отражения на выпуклой цилиндрической поверхности намические структуры. Далее дифракционная структура для случая горизонтальной поверхности развивается при постоянном угле дифракции, а для цилиндрической поверхности эволюция течения определяется непрерывно меняющимся углом дифракции.

Как показали расчеты [7], в случае горизонтальной поверхности в момент t = 0 возникает только волна торможения. TU-слой не регистрируется. К моменту времени t = 6.5 (рис. 6,a) криволинейная волна торможения трансформируется в трехударную конфигурацию S, S1, S2. Волна S2, замедляющая поток с постоянными параметрами перед фронтом, перпендикулярна к горизонтальной поверхности. Волна S1 находится вблизи последней характеристики веера Прандтля–Майера.

Skews [5] последнюю характеристкиу веера волны разрежения назвал терминатором (terminator). Поскольку при определенных условиях хвост волны разрежения сливается со скачком торможения S1, в [6,8,9] утверждается, что конечная линия веера разрежения представляет собой скачок, и называют его терминатором.

Как показывают данные результаты, скачок возникает вследствие деформации волны торможения и не связан с волной разрежения, исходящей из вершины угла. При дифракции на горизонтальной поверхности обтекание безотрывное.

В случае дифракции на цилиндрической поверхности газ, расширенный в волне разрежения, продолжает расширяться и в области за веером. По мере увеличения угла дифракции развивается TU-слой и формируется система (волна торможения + TU-слой).

К моменту t = 3.0 (рис. 6,b) одиночная волна торможения трансформируется в трехударную конфигурацию S, S1, S2, но с другой, по сравнению с предыдущим вариантом, ориентацией ударно-волновой конфигурации относительно поверхности. Здесь пристеночной волной является S1, а образующаяся при деформации волна Sвисит в потоке. Ниже TU-слоя происходит отрыв потока, который возникает после того, как образуется волна торможения.

Случай вертикальной стенки характеризуется тем, что отрыв потока от вертикальной стенки возникает в момент t = 1. Одновременно образуется и TU-слой.

Возникнув в вершине тела, линия отрыва и TU-слой совпадают в течение всего процесса. Конфигурация торможения вырождается в одну висячую волну S(рис. 6,c).

Как показали данные расчеты, модель невязкого газа воспроизводит такое явление, как отрыв потока. Отрыв Рис. 6. Картины течения при дифракции двухударной конфиневязкого потока происходит тогда, когда на поверхногурации на различных поверхностях.

сти тела появляется возвратное течение, обусловленное положительным градиентом давления вниз по потоку, которое оттесняет основной поток от обтекаемого ностях, а на рис. 6, b —на выпуклой цилиндрической контура. В точке отрыва скорость равна 0. Картины поверхности в фиксированные моменты времени. Так течений, представленные на рис. 6, b,c, убедительно как начальный угол дифракции для выпуклой цилин- иллюстрируют тот факт, что явление отрыва не связано дрической и горизонтальной поверхностей один и тот с волной торможения. Кроме того, считается, что появже, то для обоих случаев возникают одинаковые газоди- ление TU-слоя (slipstream) вызвано отрывом потока, т. е.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 14 М.К. Березкина, И.В. Красовская, Д.Х. Офенгейм TU-слой является границей между двумя течениями — [11] Schardin H. // J. Photo Sci. 1957. Vol. 5. P. 19–26.

[12] Bryson A.E., Gross B.W.P. // J. Fluid Mech. 1961. Vol. 10.

основным и обратным. Наши результаты показали, что P. 1–16.

TU-слой возникает в основном потоке, т. е. его суще[13] Сыщиков М.П., Березкина М.К., Семенов А.Н. Аэрофизиствование не связано с явлением отрыва. В процессе ческие исследования сверхзвуковых течений. М.-Л.: Наука, дифракции он располагается сначала выше, затем ниже 1967. 302 с.

линии отрыва. Слияние происходит при установлении [14] Skews B.M. // Proc. of 9th Int. Shock Tube Symp. 1973.

стационарного обтекания.

P. 546–555.

[15] Saida N. // Shock Waves@Marseille IV. 1995. P. 129–134.

[16] Sivier S., Baum I., Loth E. et al. // / Proc. of 18th Int. Symp.

Выводы On Shock Waves 1. 1991. P. 143–150.

[17] Chang S.M., Chang K.S. // Shock Waves. 2000. Vol. 10.

На основании выполненного численного исследования P. 333–343.

дифракции двухударной конфигурации на выпуклой ци[18] Fursenko A., Sharov D., Timofeev et al. // Shock линдрической поверхности можно сделать следующие Waves@Marseille IV. 1995. P. 371–376.

выводы.

[19] Родионов А.В. // ЖВММФ. 1987. Т. 27. № 12.

1. В результате одновременной дифракции двух ударС. 1853–1860.

ных волн формируется новая трехударная конфигурация, [20] Voinovich P.A. Two-dimensional locally adapted unstructured которую следует относить к типу слияния, а не к типу unsteady Euler code. St. Petrsburg. Advanced Technology отражения. Основной процесс дифракции сопровождаетCenter. 1993 (unpublished).

ся вторичной дифракцией криволинейной ударной волны на цилиндрической поверхности.

2. Газодинамическая система, состоящая из ударной волны торможения и TU-слоя, обеспечивает согласование потока, ускоренного в течении Прандтля–Майера, с потоком за криволинейной ударной волной.

3. Появление вихря не связано с поведением концевой части TU-слоя, а проистекает из особенностей распределения параметров вдоль поверхности тела. Вихрь возникает на цилиндрической поверхности и затем сносится потоком.

4. Отрыв основного потока не вызывается волной торможения. К отрыву потока от тела приводит положительный градиент давления вниз по потоку.

5. В течение стадии дифракции взаимное расположение TU-слоя и линии отрыва меняется: в начале процесса он располагается выше, а затем ниже линии отрыва. Они сливаются при установлении стационарного обтекания около тела.

Список литературы [1] Васильев Е.И., Крайко А.И. // ЖВММФ. 1999. Т. 39. № 8.

С. 1393–1404.

[2] Henderson L.F., Takayama K., Crutchfield W.Y. et al. // J. Fluid Mech. 2001. Vol. 431. P. 273–296.

[3] Zhang D.L., Glass I.I. // Int. J. of Eng. Fluid Mech. 1990.

Vol. 3 (4). P. 383–404.

[4] Glass I.I., Kaca I., Zhang D.L. et al. // Proc. of 17th Int.

Symp. on Shock Waves and Shock Tubes. AIP. New York.

1990. P. 246–251.

[5] Skews B.W. // J. Fluid Mech. 1967. Vol. 29. P. 705–719.

[6] Баженова Т.В., Гвоздева Л.Г. Нестационарные взаимодействия ударных волн. М.: Наука, 1977. 274 с.

[7] Berezkina M.K., Krassovskaya I.V., Ofengeim D.Kh. // Techn.

Phys. Lett. 2004. Vol. 30. P. 1017–1019.

[8] Kleine H., Ritzerfeld E., Gronig H. // Shock Waves@Marseille IV. 1995. P. 117–122.

[9] Hillier R. // Shock Waves@Marseille IV. 1995. P. 17–19.

[10] Bleakney W. // J. Appl. Mechanics. 1950. Vol. 17. P. 439–445.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.