Основы гидрогазодинамики (стр. 9 из 9)
На положение хкр значительное влияние может оказать скорость изменения внешнего потока
.В конфузорной области, т.е. при разгоне внешнего потока переход затягивается, т.е. ламинарная зона увеличивается.
В диффузорной области ламинарный погранслой раньше теряет устойчивость, поэтому хкр уменьшается. Причины, вызывающие смену режима следующие:
- возмущения, которые вносятся в погранслой из внешнего потока (внешний поток турбулизирован)
- возмущения, исходящие от поверхности (шероховатости, стыки поверхностей)
Рассмотрим влияние турбулентности внешнего потока. Если степень турбулентности внешнего потока меньше 0,1%, то возмущение не влияет:
Если
, то с увеличением ε хкр1и хкр2 уменьшаются. Влияние шероховатости приводит к более ранней смене режимов.Рассмотрим влияние величины U. Чем больше U, тем меньше хкр.
При турбулентном режиме течение у поверхности всегда существует область ламинарно текущей жидкости – вязкий подслой, толщина которого
от δ. Распределение скорости в вязком подслое линейное и описывается уравнением: 
(1)В турбулентном ядре распределение скорости может быть описано универсальным логарифмическим профилем распределения:
(2)Между подслоем и ядром часто выделяют буферную область в которой физическая и критическая вязкость одного порядка. Поэтому уравнение (2) дает расхождение с экспериментальными данными в буферной области и на внешней границе пограничного слоя, где поток взаимодействует с нетурбулизированным потоком.
Т.к. при турбулентном погранслое коэффициент сопротивления значительно больше, то для снижения общего сопротивления хорошо обтекаемых тел (крыло, пластина, судно) необходимо затягивать переход, т.е. увеличивать протяженность ламинарного участка погранслоя. Для плохо обтекаемых тел (цилиндр, сфера) сопротивление определяется в первую очередь сопротивлением формы (давления). Сопротивление трения имеет малое значение. Сопротивление формы зависит от области отрыва потока. Чем больше область отрыва, тем больше сопротивление. При малых скоростях набегания (Re<Reкр) с поверхности цилиндра срывается ламинарный пограничный слой, который далее становится турбулентным (82°).
При Re>Reкр на цилиндре сначала образуется ламинарный погранслой, который преобразуется в турбулентный, который срывается при угле 140°.
Турбулентный погранслой лучше обменивается энергией с внешним потоком, чем ламинарный. Увеличение запаса энергии в турбулентном погранслое приводит к затягиванию точки отрыва до 140° и зона отрывного течения за цилиндром резко уменьшается, течение как бы приближается к идеальному, коэффициент сопротивления резко снижается. Это явление называется кризисом обтекания плохо обтекаемых тел.