Обтекание профиля и решетки профилей потоком вязкого газа

 

При обтекании профиля вязким газом вблизи его поверхности образуются пограничные слои, которые, утолщаясь от передней критической точки до задней кромки сливаются, и образуют зону кромочного следа – область заторможенного и завихренного газа (рис. 4.8).

 

Рис. 4.8. Пограничный слой на профиле и кромочный след

 

 

Наличие пограничного слоя приводит к тому, что вектор главной аэродинамической силы отклоняется от направления перпендикулярного скорости набегающего потока из-за возникновения силы лобового сопротивления R_W.

Сила лобового сопротивления имеет две составляющие: силу сопротивления давлению R′_W и силу сопротивления трению R′′_W (рис. 4.9):

.

Сила сопротивления давлению возникает потому, что пограничный слой, утолщаясь к задней кромке профиля, приводит к вытеснению потока от поверхности профиля, в результате чего скорость вблизи задней кромки растет, а давление снижается (W ₂> W ₁; Р ₂< Р ₁). Из-за этого вектор главной аэродинамической силы отклоняется в сторону меньшего давления, т.е. появляется составляющая R′_W

,

где dS – элемент поверхности профиля.

Сила сопротивления трению определяется через касательные напряжения трения на поверхности профиля

,

где – касательные напряжения трения, μ; – коэффициент динамической вязкости, Па·с.

Рис. 4.9. К определению силы сопротивления давлению