Файл: Кутателадзе, С. С. Пристенная турбулентность.pdf

J

ном течении может быть весьма существенным. Соответствую­ щая деформация профиля скоростей приводит к уменьшению трения; такое явление можно трактовать как квазиламинарнзацию турбулентного пограничного слоя при больших отри­ цательных градиентах давления.

6.6. Течение за точкой отрыва

Теория пограничного слоя позволяет вычислить точку от­ рыва слоя от данной достаточно гладкой поверхности. Тече­ ние за этой точкой перестраивается и его требуется рассмот­ реть специально. Отрыв потока может быть вызван также негладкостью обтекаемой поверхности, например уступом. Рассмотрим некоторые особенности таких течений.

При достаточно больших числах Рейнольдса течение жид­ кости в зоне отрыва пограничного слоя имеет отчетливо вих­ ревой характер (рис. 6.8), что позволяет построить соответ- 'ствующую модель течения жидкости с исчезающей вязкостью. Вязкость обусловливает отрыв основного течения от твердой поверхности и возникновение замкнутых вихревых токов за

.точкой отрыва. Вследствие вырождения вязкого подслоя при 'Re-»-oo влиянием пристенных эффектов можно пренебречь и кинематику течения описывать в терминах теории идеальной жидкости. По М. А. Лаврентьеву [126], такая модель может состоять из зоны с постоянной завихренностью, возникающей за точкой отрыва, и зоны потенциального движения основного

! никает вихрь или система вихрей.

96

6.7. Интегральное соотношение импульсов

для пристенного пограничного слоя в полуограниченной затопленной струе

на которой формируется собственный пограничный слой тол­

мущенного пространства характеризуется координатой бгС*)- Градиент давлений, как и в обычной затопленной струе, по­ лагаем равным нулю. Тогда

6j

ный слой присоединяемой к нему массой жидкости из обла­ сти t / > ô i .

оô

Рис. 6.12. Схема течения в полуограннченной затоплен­ ной струе.

Введем характерные толщины пристенного пограничного слоя, сохраняя традиционную форму:

б,

100

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

СТРУКТУРА ПРИСТЕННОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ

7.1. Вязкий подслой

Экспериментальные данные многих исследователей (см. рис. 3.2) отчетливо подтверждают реальное существование вязкого подслоя как относительно самостоятельного образо­ вания со специфической формой взаимодействия пульсационного и осредненного движений. Размеры этой зоны близки к величине, определяемой по пересечению линейного и лога­ рифмического законов распределения скоростей. Максимум продольных пульсаций скорости течения практически совпа­ дает с зоной наиболее интенсивной генерации турбулентной

и

т. е. компоненты пульсационной скорости образуют узкий и вытянутый эллипсоид.

На рис. 7.2, а показана гистограмма пульсаций касатель­ ного напряжения на стенке, определенных по мгновенным значениям скоростей в области 1<Сп<5, а на рис. 7.2, б — гистограмма мгновенных значений толщины вязкого подслоя. Существование значительных пульсаций касательного напря­ жения на стенке зафиксировано также электрохимическим методом.

Таким образом, хотя осредненное течение в непосредствен­ ной окрестности стенки характеризуется условием ц.т<^ц., т. е. квазиламинарно, его турбулентность в действительности весь­ ма велика.

101