Энциклопедия техники - турбулентный след

область возмущённого турбулентного течения на больших расстояниях за телом, движущимся в жидкой или газообразной среде (см. След аэродинамический). При исследовании Т. с. обычно пренебрегают молекулярной вязкостью по сравнению с турбулентной (свободная турбулентность) и рассматривают две области: ближний (на расстояниях х порядка характерного размера L тела) и дальний (x > > L) Т. с.

В ближнем Т. с. все газодинамические переменные сильно возмущены, структура течения очень сложна и существенным образом зависит от формы тела, поэтому ближний Т. с. изучается, как правило, экспериментально. В дальнем Т. с. движение среды является изобарическим, а возмущённое течение обладает постоянным импульсом I, который определяется вектором R аэродинамических сил, приложенных к обтекаемой поверхности тела. Связь между векторами I и R устанавливается на основе количества движения уравнений. Для описания возмущённого течения обычно используются уравнения турбулентного пограничного слоя с привлечением полуэмпирической модели турбулентности Прандтля.

Наиболее просто решается задача для тела, обладающего нулевой подъёмной силой и движущегося с постоянной скоростью V(∞) в несжимаемой жидкости. В связанной с телом системе координат задача стационарна; если ввести возмущение скорости

u1 = (υ∞) — u,

которое в Т. с. является малой величиной, и ограничиться учётом членов первого порядка малости, то в рамках уравнений Прандтля задача сводится к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения (автомодельное решение, см. Автомодельное течение). Здесь и — проекция вектора скорости на ось х, параллельную вектору скорости набегающего потока. Анализ показывает, что максимум возмущения скорости и1т, имеющий место на оси следа, и ширина следа 2(δ) медленно изменяются в продольном направлении: и1т(∞)x—½, (δ∞)x—½ для плоского течения и и1т(∞)x—2/3, (δ∞)x—1/3 для осесимметричного течения. Аналогичным образом исследуется Т. с. за телом с отличной от нуля подъёмной силой, а также при движении тела в сжимаемой среде с учётом диффузии энергии и примеси; результаты анализа также указывают на медленное изменение характеристик возмущённого течения в продольном направлении. Этими относительно слабыми диффузионными процессами объясняется существование за движущимся телом протяжённого следа, который несёт в себе достаточно обширную информацию о самом движущемся теле. Этот след, например, хорошо виден за самолётом при его полёте на больших высотах благодаря конденсации водяного пара на примесях (продуктах сгорания топлива). Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия

Главный редактор Г.П. Свищев

1994