Hva er forskjellen mellom strømningsseparasjon og turbulent strømning?

Flow separasjon og turbulent overgang er helt forskjellige fenomener.

Flow separasjon drives av en ugunstig trykkgradient i strømmen retning. På den øverste overflaten av en løfteflate, må strømmen avta og gå tilbake til farfieldtrykk når den nærmer seg bakkanten av overflaten. Så det er en negativ trykkgradient nær baksiden av foliesiden. Problemet er at denne trykkgradienten trenger inn i grenselaget helt ned til folien, og grenselaget har blitt redusert på grunn av hudfriksjon. Resultatet er at å få luften utenfor grenselaget redusert til freestream-hastighet kan føre til at grenselaget flyter feil vei, fremover over vingen. Strømmen må gå et sted, så det dannes en boble og strømlinjene løfter seg bort fra huden. Laminære strømningsgrenselag er utsatt for at dette skjer på grunn av hastighetsprofilen til laminære grenselag.

Et område med sterk ugunstig trykkgradient kan også utvikle seg like bak sugetoppen. Dette kan danne en boble og strømmen festes ofte bak den. En vanlig forekomst er at det dannes en laminær separasjonsboble og at turbulent strømning festes igjen bak den. Disse kan være sta og har en tendens til å produsere hysterese i heisen vs AoA-kurven.

Separasjon er mindre sannsynlig i turbulent strømning, da det trenger en større ugunstig trykkgradient for å skje.

Turbulens er sterkt en funksjon av freestream-hastighet, og bare svakt en funksjon av trykkgradienter. Faktisk bruker mange turbulensmodeller bare flate plateturbulensdata (null trykkgradient) og ignorerer trykkgradientene fullstendig.

Så forskjellen er at de er forårsaket av forskjellige forhold. Separasjon trenger en ugunstig trykkgradient som er sterk nok til å sikkerhetskopiere grenselaget, og turbulens bryr seg ikke så mye om trykkgradienten.

Kommentarer

• Å lage turbulent flyt på en jevn vinge trenger en negativ trykkgradient. Ikke glem å nevne at li ‘ >
• @Abdullah I ‘ Jeg gjetter at du refererer til denne biten – » Alle grenselag starter som laminær. Mange påvirkninger kan virke for å destabilisere et laminært grenselag, slik at det overgår til turbulent. Uønskede trykkgradienter, overflateruhet, varme og akustisk energi, alle eksempler på destabiliserende påvirkninger. Når grenselaget overgår, går hudfriksjonen opp. Dette er det primære resultatet av et turbulent grenselag. Den gamle myte om løftstap er bare det – en myte. » Uønsket trykkgradient har en svak effekt på turbulent t ransition, men det er ikke påkrevd.
• @Abdullah her er et eksempel der standardveggfunksjonen til turbulent grenselag, som ikke vurderer trykkgradienter, oppgraderes til en som gjør det. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
• Gutter – hvorfor ikke ‘ t du stiller et nytt spørsmål? Det ‘ er egentlig ganske enkelt: En ugunstig trykkgradient reduserer hastigheten i hovedstrømmen bare, og etterlater kryssstrømningshastigheter uberørt. Så disse blir høyere relativt til hovedstrømningshastigheten som hjelper til med overgangen.Og angående » myten » uten tap av heis fra tidlig turbulent overgang: Bare spør enhver eier av et seilfly med Wortmann 67-170 airfoil og de kan fortelle deg at det er alt annet enn en myte. Å forklare alt dette med tilstrekkelig dybde, vant ‘ ikke til å passe her, men derfor vil et nytt spørsmål hjelpe.
• På feide vinger er det ikke behov for den negative gradienten. . Den skiftende strømningsretningen i grenselaget er tilstrekkelig for å utløse overgangen. Du bør sannsynligvis legge til at svaret ditt bare gjelder for rette vinger.

På hvilket tidspunkt sier man » oh, denne strømmen har endret seg fra turbulens til separasjon »

På det punktet der strømmen reverserer retning.

Flytseparasjon. Den dristige kurven er overflaten / vingen.

Ja, det kan skje.

Både turbulent og laminær strømning kan skille seg. Turbulent strømning er faktisk mindre sannsynlig å skille seg enn laminær strømning. Dette er grunnen til at flyvingene ofte har enheter som bevisst skaper turbulens på vingen.

(Ja, separert strømning gir negativ hudfriksjon, men til prisen av enormt trykk)

Her «et (dårlig håndtegnet) diagram som viser forskjellen mellom laminær, turbulent og atskilt strøm.

Bare en avklaring om stall. stall er når løftreduksjonen forårsaket av flyteseparasjon overvelder løftøkningen forårsaket av å fly i en økt angrepsvinkel. Flytseparasjon kan skje uten stall, og det vil redusere gevinsten fra en høyere angrepsvinkel i forhold til i hvilken grad strømmen skilles, men stall kan ikke skje uten strømningsseparasjon.

Faktisk har mange vinger skilt flyt ved bakkanten en gang før

Tenk på grenselaget som en flerfelts motorvei med gummibiler som kan støte inn i hverandre. Denne motorveien har en klebrig kant på den ene siden, og bilene er litt klissete selv, så biler i nærheten av fortauskanten blir jo langsommere jo nærmere de er.

I ett tilfelle holder bilene seg i kjørefeltet, og kjørefeltet til høyre, rett ved siden av fortauskanten, (beklager, dere australiere, japanere eller indianere: For deg som ville være den lengste kjørefilen) er okkupert av tregeste kjøretøy. Hastigheten øker med hvert felt som er mer fjernt fra denne tregeste banen siden bilene gnider fint sammen. Dette er som laminær flyt.

Nå endres trafikken, og sjåførene bytter kjørefelt ofte. Resultatet er at biler i de tregeste banene må få fart. Nye baner blir med på det raskeste kjørefeltet av og til, så hastigheten i den raskeste kjørefilen vil ikke bremse. Hastigheten er nå mye mer lik på tvers av baner, men hele motorveien blir bredere for å imøtekomme alle de nye banene med raske biler. Dette er som turbulent strømning.

Mens laminær strømning flyter pakkene av luft i den fremherskende strømningsretningen, i turbulent strømning er det mye tverrstrømning, slik at disse pakkene blir støtet sammen hvis det er friksjon med veggen (den klebrige fortauskanten på motorveien, for å holde seg på bildet) bremser dem for mye ned. Dette trenger kontinuerlig tilsetning av nye, høyenergipakker, slik at hele grenselaget er tykkere og har en fullere hastighetsprofil.

Hvis hastighetsgradienten langs den dominerende strømningsretningen er imidlertid negativ (for eksempel i komprimeringsområdet i den bakre øvre halvdelen av en bæreprofil), blir bilene i sammenføyningsfeltene tregere og de tregere banene også bremser. Det er som om de adlyder en sekvens av fartsgrenser som forteller alle å redusere hastigheten med noen MPH. Og så noen flere. Hvis hastigheten nær fortauskanten (i den tregeste banen) synker til null og deretter snur, flow separasjon har skjedd. Nå fylles det tregeste kjørefeltet med kjøretøy fra begge retninger som skyver bilene i de tilstøtende banene lenger ut. Motorveiens bredde eksploderer. p> Dette kan begge skje uten endring av kjørefelt, eller resultatet er det samme. Når det skjer uten kjøring av kjørefelt og drivere ombestemmer seg om detaljene lenger nedstrøms , de nye bilene som blir med vil nå støte på alle andre og få trafikken i bevegelse igjen. Dette beskriver en laminær separasjonsboble med reattachment nedstrøms.

Jeg er lurer på om separasjon bare innebærer et forstyrret grenselag, mens turbulens kan innebære en større forstyrrelse som i en stall?

Hver flyt skiller seg ved bakkanten. Med for mye angrepsvinkel, kryper denne separasjonen frem på oversiden på tykke bunner eller en ny separasjon starter forbi sugetoppen nær nesen på tynne bunner. Denne separasjonen, når den er omfattende nok, forårsaker tap av heis og definerer boden. Både laminært og grenselag kan oppleve dette.

Et spesielt tilfelle er en laminær separasjonsboble som oppstår forbi sugetoppen, men den påfølgende overgangen til turbulent strømning forårsaker gjenfeste. Dette kan fortsatt følges av en separasjon av det turbulente grenselaget senere.

Er det for eksempel riktig å si at i båsen er en allerede -turbulent flyt (noen ganger opplevd som burbling) blir løsrevet?

Ja, men også et laminært grenselag kan skille seg og forårsake stall (hovedsakelig ved modellflyvekt og mindre). » burbling » du nevner, er ikke forårsaket av dette, men av større virvler som treffer halen. Dette indikerer en større separasjon nær bakkanten på den indre vingen, men uten noe eller lite løftstap. Denne typen turbulens er forskjellig fra den i et grenselag og i mye større skala.

Eller at vortexgeneratorer, designet for å gi en stagnerende energi grenselag, gjør det ved å skape turbulens for å forhindre separasjon?

Ja. Vortex-generatorer legger til flere høyhastighetsfelt til trafikken i grenselaget. De hjelper også til med å fikse plasseringen av sjokk i transsonisk flyging.

Kommentarer

• Flott. Neste gang jeg setter meg på et fly, skal jeg ‘ se på vingen og se den full av små gummi støtfangerbiler som grenser overalt. 🙂
• Hva har Storbritannia gjort mot deg at det fortjener ingen omtale? 🙂
• Jeg vil virkelig unngå å nevne molekyler i det hele tatt . Turbulente og laminære strømmer handler om kontinuumet. Molekylene er helt kaotiske i begge. Individuelle molekyler begynner å ha betydning på helt forskjellige skalaer, den gjennomsnittlige frie banen i luft er rundt 70 nm. Det er en god grunn til at flytende pakker eller partikler ble oppfunnet no.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
• @VladimirF: Ja, det gir mening. Jeg erstattet dem med » pakker med luft «.
• @TooTea: De smittet for mange land med sykdommen. av å kjøre på feil side av veien.Men kanskje jeg burde gi Sør-Afrika en æresomtale.