Отрыв пограничного слоя

Из предыдущих рассуждений можно сделать некоторые существен­ные выводы о физических свойствах пограничного слоя, не производя инте­грирования уравнении. Во-первых, можно выяснить при каких обстоятельствах возникает отрыв течения от стенки. Если вдоль контура тела имеется область воз­растающего давления, то в общем случае жидкость, заторможенная в пограничном слое и обладающая поэтому небольшой кинетической энергией, не в состоянии слишком далеко продвинуться в область высокого давления. Вместо этого она отклоняется в сторону от области высокого давления, отры­вается при этом от тела и оттес­няется от стенки во внешнее тече­ние (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Отрыв пограничного слоя:

а) обтека­ние тела с отрывом (А — точка отрыва);

б) линии тока вблизи точки отрыва;

в) рас­пределение скоростей вблизи точки отрыва (Р - точка перегиба).

Кроме того, вблизи стенки заторможенные частицы жидкости под воздействием гра­диента давления обычно начинают двигаться в сторону, противопо­ложную направлению внешнего течения. Точку отрыва мы будем определять как границу между прямым и возвратным течениями в прилегающем к стенке слое, следова­тельно, в точке отрыва должно соблюдаться равенство

(2.1)

Это означает, что профиль скоростей имеет в точке отрыва пограничного слоя касательную, образующую нулевой угол с нормалью к стенке в точке отрыва. Профили же скоростей позади точки отрыва имеют вблизи стенки участки с направлением скорости против основного течения (рис. 2.1, в). Для выяснения вопроса, возникает ли отрыв пограничного слоя и если возникает, то в какой именно точке, необходимо в общем случае выполнить интегрирование уравнений пограничного слоя. Обычно точка отрыва является тем местом, до которого только и возможен расчет погра­ничного слоя. В самом деле, уже совсем немного позади точки отрыва толщина слоя, в котором проявляет свое действие трение, становится столь значительной, что предположения, положенные в основу составле­ния уравнений пограничного слоя, больше не соблюдаются.