Вопрос настоящим аэродинамикам про турбулентность

 

Zeus

Динамик

Вопрос достаточно глупый, для 3-го курса, но я толком не помню :unsure:

Есть неудобообтекаемый объект сложной формы. Он обтекается потоком с относительно небольшой скоростью (здание, обтекаемое ветром, подходит для аналогии). За ним образуется турбулентная зона возмущения. Как изменяется 1) размер возмущенной зоны 2) интенсивность турбулентности при изменении размеров объекта (фактически - числа Рейнольдса)? Нужны качественные зависимости, точности не требуются. Помогите, ни одного учебника под рукой нет... <_<
И животноводство!  

Zeus

Динамик

Что, неужели никто не знает? Streamflow? V.T.?
И животноводство!  

Anton

втянувшийся

Не совсем понятно, что имеется в виду под размером возмущенной зоны. За неудобообтекаемыми телами будет
1) при малых Рейнольдсах - рециркуляционная зона, предельное число Рейнольдса зависит от тела, длина порядка десяти поперечных размеров
2) при бОльших Рейнольдсах - вихревая дорожка, опять же предельное число Рейнольдса зависит от тела, ширина порядка 2-3 попереных размера, с ростом Рейнольдса уменьшается
3) при еще бОльших Рейнольдсах будет просто турбулентный след шириной примерно в поперечный размер.

Но тут все еще зависит от того, в свободном потоке тело или "на подставке".

На счет интенсивности турбулентности не скажу, по-моему падает с ростом числа Рейнольдса.
У нас есть ТАКИЕ приборы!... Но мы вам про них не расскажем! :)  
US Аналитик #03.02.2004 04:41
+
-
edit
 

Аналитик

втянувшийся

А у меня тоже вопрос настоящим аэродинамикам: кто может доступно, как говорится - на пальцах, объяснить, что такое 'unloading' и, главное, для чего оно применяется.

Подсказка: это когда самолет летит по кривой и возникает состояние искусственной невесомости.

Я читал объяснение этого термина на английском. Что это такое, вроде понял, но как это используется в практических целях летчиком-истребителем во время воздушного боя, так и не врубился.
Буду признателен, если кто-нибудь объяснит!
 

Zeus

Динамик

Спасибо Anton, Fakir. Кое-что вспомнилось, но еще мало

>Не совсем понятно, что имеется в виду под размером возмущенной зоны.

Ну, скажем, если определить границу, как место, где интенсивость турбулентности падает до 5% от начальной (максимальной).

>3) при еще бОльших Рейнольдсах будет просто турбулентный след шириной примерно в поперечный размер.

Re порядка миллиона. С шириной еще относительно понятно, но меня больше длина интересует...

>Но тут все еще зависит от того, в свободном потоке тело или "на подставке".

Будем считать, что "на подставке". Как то же здание в примере.

>На счет интенсивности турбулентности не скажу, по-моему падает с ростом числа Рейнольдса.

Должна, но относительно или абсолютно? Если речь о размрах тела, вот, увеличим его в 2 раза, поток тот же. Что будет с турбулентностью?
И животноводство!  

Zeus

Динамик

Аналитик, 03.02.2004 12:41:43:
А у меня тоже вопрос настоящим аэродинамикам: кто может доступно, как говорится - на пальцах, объяснить, что такое 'unloading' и, главное, для чего оно применяется.

Подсказка: это когда самолет летит по кривой и возникает состояние искусственной невесомости.

Я читал объяснение этого термина на английском. Что это такое, вроде понял, но как это используется в практических целях летчиком-истребителем во время воздушного боя, так и не врубился.
Буду признателен, если кто-нибудь объяснит!
 

Ну, это уже не аэродинамикам, а динамикам

Для чего нужно в бою - понятия не имею, никогда не слышал. Самое известное применение - тренировка космонавтов на невесомость

Кстати, многие истребители - советские, во всяком случае, и совершенно точно МиГ-21 - не позволяют летать с нулевой перегрузкой из-за особенностей топливной системы. Полет с нулевой перегрузкой ограничен 1-2 секундами.
И животноводство!  
US Аналитик #03.02.2004 06:09
+
-
edit
 

Аналитик

втянувшийся

Zeus, если мне не изменяет мой склероз, то 'unloading' применялось еще во время 2МВ на поршневых истребителях. Мне приходилось читать как летчики применяли этот прием в ходе боя. Но это просто констатировалось без особых объяснений, потому я и не понял его цели.

Вот кое-что об этом:

A plane accelerates most quickly through maximizing thrust while minimiz-ing drag. One of the most effective methods for improving the acceleration performance of fighters is known as ‘unloading’.
 
Unloading technique involves pushing forward on the pitch controls to reduce load factor, lift, and induced drag. Induced drag is minimized at a zero-G condition which can be felt by the pilot as a loss of any sensation of pressure against the seat and by loose articles floating around in the cockpit [видимо речь идет о достижении состояния невесомости].

Unloading to a full zero-G condition may be limited in some fighters due to engine design. Piston engines with float-type carburetors would cut out under zero-G. During WWII fuel-injected German fighters often used steep unloaded climbs and dives to escape from carbureted Allied fighters. The fuel and oil sys-tems of many engines, including quite a few jets are restricted or time-limited in this maneuver.

An especially large improvement in acceleration through unloading is obtained at slower speeds, in particular at high altitudes as induced drag is the major cont-ributor to total drag under these conditions. At medium speeds, where induced drag is not as great, its elimination by unloading gives a lesser effect.

In the high-subsonic speed range, critical Mach number increases substanti-ally through unloading. Unloading delays the sharp rise in wave drag until the plane reaches higher speeds and reduces the severity of this wave drag once the plane accelerates past Mcr (Mission capable rate).

The impact of unloading on the acceleration performance of a fighter is, however, highly dependent on the fighter’s aerodynamic design.
 

Zeus

Динамик

А что непонятно? Все вроде ясно описано. При таком маневре нет подъемной силы на крыле, соответственно, нет и индуктивного сопротивления (в первом приближении). Меньше сопротивление - больше ускорение
И животноводство!  

Anton

втянувшийся

Zeus, 03.02.2004 04:54:18:
>Не совсем понятно, что имеется в виду под размером возмущенной зоны.

Ну, скажем, если определить границу, как место, где интенсивость турбулентности падает до 5% от начальной (максимальной).

>3) при еще бОльших Рейнольдсах будет просто турбулентный след шириной примерно в поперечный размер.

Re порядка миллиона. С шириной еще относительно понятно, но меня больше длина интересует...

>Но тут все еще зависит от того, в свободном потоке тело или "на подставке".

Будем считать, что "на подставке". Как то же здание в примере.

>На счет интенсивности турбулентности не скажу, по-моему падает с ростом числа Рейнольдса.

Должна, но относительно или абсолютно? Если речь о размрах тела, вот, увеличим его в 2 раза, поток тот же. Что будет с турбулентностью?
 

Начнем с конца

Если Re порядка миллиона, то должна быть вихревая дорожка. Турбулентность она конечно производит, но гораздо больший эффект будут давать "макроскопические" пульсации скорости из-за прохождения вихрей. Тело на подставке, значит вихри с вертикальными осями, на верхней границе следа замыкаются, внизу замыкаются на поверхность плюс за счет прилипания оси по мере удаления наклоняются по потоку. Знаю, знаю, без поллитры все это сложно представить
Ширина при таких Re будет примерно с ширину тела, высота, соответственно, порядка высоты. Существенное влияние вихрей будет сказываться на расстоянии примерно 5-8 поперечных размеров, дальше будет уже именно турбулентность с уменьшающимися по мере удаления масштабом и интенсивностью. Но про закон убывания и порядки величин ничего внятного не скажу Если за телом дальше голая степь, то на расстояниях порядка 20 и более длин возможно формирование из турбулентного следа вторичной дорожки, с бОльшим шагом и шириной (раза в два, по-моему, но вообще - ХЗ, это сравнительно недавно открытое явление).

Интенсивность с ростом числа Рейнольдса просто падает, другое дело, что она сама величина относительная - отнесенная к кинетической энергии набегающего потока.
У нас есть ТАКИЕ приборы!... Но мы вам про них не расскажем! :)  

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Если Re порядка миллиона - см. на картинке. Но нужно учитывать, что если у вас двумерная, а не трёхмерная задача, то все "разделительные" величины Re заметно уменьшаются. В принципе, если задача серьёзно двумерная, могут возникать некоторые существенные особенности...
 

Zeus

Динамик

Aга, уже проясняется. Спасибо!
И животноводство!  

Zeus

Динамик

Да, кстати.

>Существенное влияние вихрей будет сказываться на расстоянии примерно 5-8 поперечных размеров, дальше будет уже именно турбулентность с уменьшающимися по мере удаления масштабом и интенсивностью. Но про закон убывания и порядки величин ничего внятного не скажу

Закон убывания у меня, в первом приближении, есть (вообще, у меня просто задача масштабирования: есть данные по одному объекту, а мне надо пересчитать на его уменьшенную/увеличенную копию).

Что характерно: все фразы про размеры строятся по принципу "на расстоянии примерно 5-8 поперечных размеров..." Но означает ли это линейное масштабирование? По идее, нет. Re ведь тоже меняется...
И животноводство!  

Anton

втянувшийся

Zeus, 04.02.2004 09:50:59:
Что характерно: все фразы про размеры строятся по принципу "на расстоянии примерно 5-8 поперечных размеров..." Но означает ли это линейное масштабирование? По идее, нет. Re ведь тоже меняется...
 



Эти оценки просто действительны в довольно широком диапазоне чисел Рейнольдса. Главное, чтоб и для "основного" объекта и для "копии" по Рейнольдсу мы попадали в один и тот же режим - например, в данном случае в режим вихревой дорожки.
У нас есть ТАКИЕ приборы!... Но мы вам про них не расскажем! :)  

Zeus

Динамик

Anton, 04.02.2004 20:41:19:
Эти оценки просто действительны в довольно широком диапазоне чисел Рейнольдса. Главное, чтоб и для "основного" объекта и для "копии" по Рейнольдсу мы попадали в один и тот же режим - например, в данном случае в режим вихревой дорожки.
 

Угу, речь идет о масштабе в 2-5 раз. Т.е. все же можно считать, что длина "хвоста" уменьшится пропорционально...
И животноводство!  

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru