Излагаются результаты теоретических исследований отрывных течений несжимаемой жидкости при больших числах Рейнольдса, полученные на основе использования асимптотических методов. Основное внимание уделяется проблемам самоиндуцированного отрыва при стационарном и нестационарном течениях, теории локальных отрывов у передних и задних кромок тонких профилей, а также исследованию глобальной структуры поля течения за тупым телом. Рассматриваются численные методы решения соответствующих задач о взаимодействии пограничного слоя с потенциальным потоком.
Для специалистов в области аэрогидродинамики.
Ил. 97. Библиогр. 163 назв.
Рецензент
доктор физико-математических наук Г. Ю. Степанов
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................. 5-
Глава I. ТЕОРИЯ ОТРЫВА ОТ ГЛАДКОЙ ПОВЕРХНОСТИ .... 7
§ 1. Теория нограпичгтого слоя............ 7
§ 2. Проблема отрыва пограничного слоя ......... И
§ 3. Самоиндуцированный отрыв........... 14
§ 4. Предотрываое течение............. 18
S 5. Область взаимодействия............ 22
§ б. Течение в зоне отрыва............. 26
§ 7. Численное решение задачи............ 30
§ 8. Влияние кривизны поверхности.......... 33
Глава II. ОТРЫВ ПОТОКА ОТ УГЛОВЫХ ТОЧЕК КОНТУРА ТЕЛА . 36
§ -I. Отрыв от угла с образованием развитой застойной зоны ... 37
§ 2. Течения с малыми значениями параметра k....... 59
§ 3. Зарождение отрыва вблизи точки слабого излома контура тела . 66
Глава III. ТЕЧЕНИЕ В ОКРЕСТНОСТИ ЗАДНЕЙ КРОМКИ ТОНКОГО
ПРОФИЛЯ.............. 83
§ J. Пограничный слой в окрестности задней кромки плоской пластины 83
§ 2. Влияние толщины профиля............ 94
§ 3. Влияние угла атаки.............. 104
Глава IV. ОТРЫВ НА ПЕРЕДНЕЙ КРОМКЕ ТОНКОГО ПРОФИЛЯ . 112
§ 1. Экспериментальные наблюдения.......... 112
§ 2. Постановка задачи. Область невязкого точения...... 114
§ 3. Пограничный слой.............. 115
§ 4. Область взаимодействия............ 130
.§ 5. Численное решение фундаментального уравнения..... 139
Глава V. ТЕОРИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ОТРЫВА...... 147
§ 1. Аналогия нестационарного отрыва с отрывом на подвижной поверхности .................. 147
§ 2. Особые решения уравнений пограничного слоя...... 151
§ 3. Самоиидуцированпый отрыв на подвижной поверхности . . . 158
§ 4. Отрыв нестационарного пограничного слоя....... 182
Глава VI. АСИМПТОТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТЕЧЕНИЙ ЗА ТУПЫМИ ТЕЛАМИ ................ 196
§ 1. История вопроса............... 196
§ 2. Постановка задачи. Исходные предположения и оценки . . . 201
1* 3
§ 3. Течение в слое смешения и зоне отрыва........ 204
§ 4. Сопротивление тела и параметры зоны отрыва...... 210
§ 5. Смыкание зоны отрыва и нестационарность....... 212
§ 6. Переход к тонкому телу............ 215
Глава VII. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ТЕОРИИ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ 222
§ 1. Постановка задачи.............. 222
§ 2. Методы, использующие явную схему аппроксимации условия взаимодействия ................ 224
§ 3. Неявные разностные схемы . . .......... 231
§ 4, Полностью неявная схема............ 237
Список литературы............... 245
ПРЕДИСЛОВИЕ
Значительные успехи, достигнутые за последние 15—20 лет в развитии теории отрывных течений жидкостей и газов при больших, числах Рейнольдса во многом связаны с использованием асимптотических методов их исследования. Наиболее плодотворным оказался при этом метод построения сращиваемых асимптотических разложений, получивший широкое применение и во многих других областях механики и математической физики (Ван Дайк, 1964; Коул, 1968; Лагерстром и Кастен, 1972). С помощью этого метода были решены важные задачи о взаимодействии и отрыве пограничного слоя в дозвуковых и сверхзвуковых потоках, выявлена природа, установлены основные закономерности и управляющие параметры этих явлений. Количество оригинальных статей, посвященных различным задачам асимптотической теории отрывных течений исчисляется уже многими десятками. Можно смело сказать, что возникло новое и весьма плодотворное направление в развитии теоретической гидродинамики. Однако оно не получило пока должного систематического изложения, и целью настоящей монографии является попытка хотя бы частично заполнить этот пробел.
Авторы, по необходимости, ограничили себя рассмотрением наиболее близкого им круга проблем, связанных с плоскими отрывными течениями несжимаемой жидкости, в предположении их лами-нарности. Таким образом, за пределами этой книги остались результаты многочисленных исследований отрывных течений газа при околозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях потока, хотя хронологически задача об отрыве пограничного слоя в сверхзвуковом потоке была решена раньше других (см. гл. I).
Мы совсем не касаемся здесь исследований взаимодействия и отрыва турбулентного пограничного слоя, а также большого класса внутренних задач о течениях в каналах и трубах. Многим из перечисленных проблем посвящены обстоятельные обзоры, среди которых прежде всего следует назвать работы Браун и Стюартсона (1969), Нейланда (1974, 1981), Стюартсона (1974, 1981), Лагер-строма (1975), Месситера (1979, 1983), Адамсона и Месситера (1980), Смита (1982а).
Работы в области асимптотической теории отрывных течений находятся еще в стадии интенсивного развития, и авторы отдают себе отчет в том, что за время подготовки книги к печати появится нема-
Цена: 300руб.
