О равновесных течениях в турбулентном пограничном слое

14 Марта 2017

Авторы: Михайлов Владимир Викторович, Самойлова Нина Вениаминовна (ЦАГИ)

Докладчик: Самойлова Нина Вениаминовна (ЦАГИ) , n.samoilova@mail.ru

Тезисы доклада "О равновесных течениях в турбулентном пограничном слое." 

Проведено исследование осредненных характеристик равновесных и квазиравновесных течений в плоском турбулентном пограничном слое (ТПС) несжимаемой жидкости. В равновесном течении безразмерные параметры пограничного слоя однозначно связаны с безразмерными параметрами внешнего течения, в квазиравновесном — это выполняется с некоторой малой погрешностью. Показано, что при конечных числах Рейнольдса Re строго равновесными являются только автомодельные течения. В предельном случае при Re→∞ течение обладает «равновесием» в каждом сечении слоя. Установлено, что условия «квазиравновесия» выполняются, в частности, при параметре профиля Клаузера G=const («равновесие» по Клаузеру), а также при безразмерном продольном градиенте скорости β=const (например, пластина).

Основные результаты данной работы — доказано, что в рассмотренных течениях параметр G не является однопараметрической зависимостью от b, как считалось ранее, но является двухпараметрической функцией G=G(b, H), здесь H — формпараметр, и получен конкретный вид этой зависимости. Это позволяет объяснить разницу в однопараметрических формулах G=G(b), полученных в экспериментах ряда авторов, в том числе, расхождение экспериментальных данных в классических работах Клаузера. На рис.1 показана область значений G и β при изменении формпараметра H во всем диапазоне от 1 до 3.89. Здесь же приведены (красным цветом) кривые однопараметрических зависимостей, которые, как считалось, должны представлять одну универсальную кривую.

На основе изучения свойств квазиравновесных течений показано, что в таких течениях H и коэффициент трения c_f могут только уменьшаться вниз по потоку, и режим турбулентного отрыва не может быть достигнут.

Cистема уравнений осредненного течения в ТПС не замкнута, поэтому важно отметить, что предложенное соотношение G=G(b, H) позволяет замкнуть задачу расчета равновесных и квазиравновесных течений.