Читать книгу Основы аэродинамики: стопами Кэрролла Смита. Повесть о балансе. Книга 4 онлайн

Ламинарный поток – такое состояние, при котором различные слои воздуха, или струи жидкости, не смешиваются друг с другом. При ламинарном течении все линии обтекания остаются практически параллельными. Относительные скорости различных слоев или линий обтекания неизменны, хотя скорость жидкости может изменяться. Ламинарный поток – это то, к чему мы всегда стремимся!

Турбулентный поток. Такое состояние, при котором различные слои жидкости или линии обтекания демонстрируют изменения скорости, смешиваются и закручиваются вихрями. Турбулентный поток – то, что нас тормозит!

Наглядный пример ламинарного и турбулентного течений – струйка благовонного дыма в неподвижном воздухе. Сначала шлейф будет подниматься плавно, а дым будет в виде линий обтекания. Рано или поздно шлейф "устает", начинает вздрагивать; появляется турбулентность, – и тогда линии обтекания пересекаются и разрушаются.

Пограничный слой (или – слой трения): сравнительно тонкий слой жидкости или газа, непосредственно соприкасающийся с поверхностью тела, которое движется сквозь жидкость или газ. Трение между телом и жидкостью замедляет поток относительно его внешнего значения до фактического нуля на поверхности тела. Течение в слое трения бывает как ламинарным, так и турбулентным; при этом сам слой может быть или тонким, или плотным. В передней части обтекаемого тела жидкость смещается в сторону, пограничный слой – тонкий, а поток – ламинарный. Внутреннее трение жидкости, а также трение между жидкостью и телом рассеивают часть энергии. По мере движения потока вдоль тела, пограничный слой обычно уплотняется и становится нестабильным. Если он чересчур плотный, другими словами – турбулентный, или если он попадает в область повышенного давления, – то слой трения отделяется от тела. Типичный пример – обтекание цилиндра потоком, как показано на рисунке 1. В передней части цилиндра давление максимально. По мере того, как пограничный слой обтекает переднюю часть цилиндра по направлению к верхней и нижней его частям, давление непрерывно падает. Однако за вершинами цилиндра оно снова возрастает. И очень быстро! Слой трения не в силах совладать с этой "борьбой на вершине". Он отделяется от тела на гребнях (или сразу за ними), создавая хаотичный поток с высоким сопротивлением.