Способ снижения донного сопротивления плоских тел и устройство для его осуществления
Изобретение относится к авиации и может быть использовано для снижения сопротивления при движении тела в воздушной среде. Цель изобретения - повышение экономичности режима движения плоских тел с коэффициентом сопротивления Сх 0.83 в диапазоне чисел Re 2,3 -104...105. Цель достигается тем, что создают струю минимального расхода так, что отношение этого расхода через поперечное сечение тела со скоростью набегающего потока выбирают 0,027 Qj/Qo 0,078. Соотношение между шириной щели h и максимальным поперечным размером тела Н равно 0, ,1. 5 ил. in С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ((9) (! !) 1761596 А1 (s!)s В 64 С 21/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л
1 (21) 4874138/23 (22) 27,08.90 (46) 15.09.92; Бюл. N 34 (71) И нститут тепло- и массообмена им, А.B,Ëûêîâa (72) В.Л.Жда но в (56) Рожка А. О вихревом следе и сопротивлении плохообтекаемых тел "Механика", 1956, ¹ 1, с.42 — 56.
Tanner Mauri "А method for reducing the
base drag of wings with blunt trailing edge".
Aегоnaut Q (GB), 1972, н.23, pt.1, р.15-23.
Bearman P.È/. "The effect of Bleed on the
flow behind а ьно-dimensional model with a
blunt trailing edge". Aего. Quart.. 1967, v,18, р,207 — 214.
Изобретение относится к области авиации, судостроения, транспортного и энергетического машиностроения и может быть реализовано в конструкции планера самолета, судов, скоростных поездов. автотрейлеров.
Известен способ снижения донного сопротивления плоских тел путем установки разделительной пластины по оси симметрии донного сечения, Наибольшее увеличения давления на задней кромке достигается при длине пластины, в 4 раза превышающей высоту основания. Это существенно ограничивает область применения способа.
Другой способ снижения донного сопротивления заключается в создании специальной формы вырезов на задней кромке (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ДОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛОСКИХ ТЕЛ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к авиации и может быть использовано для снижения сопротивления при движении тела в воздушной среде. Цель изобретения — повышение экономичности режима движения плоских тел с коэффициентом сопротивления Сх =- 0,83 в диапазоне чисел
Re = 2,3 10 .„10 . Цель достигается тем, 4 5 что создают струю минимального расхода так, что отношение этого расхода через поперечное сечение тела со скоростью набегающего потока выбирают 0,027<
< Qi/Qp 0,078. Соотношение между шириной щели h и максимальным поперечным размером тела Н равно 0,02<
< h/Н <0,1, 5 ил. тела, Его применение возможно при малых толщинах задней кромки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый за прототип способ снижения донного сопротивления за счет выдува струи из щели, выполненной на задней кромке плоского тела. Недостатком прототипа является большой расход струи, обеспечивающий максимальное увеличение давления на основании тела. Недостатком устройства проготипа является то, что ширина щели, через которую осуществляется выдув, сравнима с высотой задней кромки.
Целью изобретения является повышение экономичности режима движения плоских тел. за счет оптимального соотношения между энергетическими затратами на со1761598
4г50
55 здание струи и выигрышем от снижения донного сопротивления, Лоставлекная цель достигается тем, что создают струю минимального расхода так, что отношение расхода струи (Qj) к расходу набегающего потока (Qp) через поперечное сечение тела выбирают из соотношения
0,027<С1;Ио = 0,078. При этом ширина щели выбирается в интервале 0,02 Заявляемое техническое решение отличается от прототипа диапазоном отношения Qj/Qo = Cq = 0,027...0,078 и шириной щели h/Н = 0,02...0,1. На фиг,1 изображено устройство; на фиг.2 — зависимости коэффициента давления (Ср)ь от коэффициента расхода для четырех значений ширины щели; на фиг.3— максимальные значения коэффициентов (Ср)ь на задней кромке тела и соответствующие им значения коэффициентов выдува Ся, 1 — данные автора (h/H = 0.02. 0,045. 0,07, 0,1); 2 — данные работы (3) (h/Í = 0,59. 0,93); на фиг.4 — профили продольных (u>) и поперечных (цг) пульсаций скорости за телом на расстоянии от задней кромки ЗН; на фиг.5 приведены максимальные значения коэффициентов давления (Ср)ь на задней кромке тела при соответствующих значениях ширины щели. 1 — данные автора; 2 — данные работы. Изобретение осуществляется следующим образом. Из внутренней полости тела через щель, выполненной на задней кромке, выдувается струя. Выдув приводит к увеличению давления на поверхности основания тела (росту коэффициента давления (Ср)ь = (рь-ро)/ — р0о, где рь — давление на поверхно1 г 2 сти; ро — статическое давление в невозмущенном потоке; Uo — скорость набегающего потока), т,е. к снижению донного сопротивления. С увеличением коэффициекта расхода Cij давление вначале растет, а затем уменьшается (фиг,2). Чем уже щель, тем быстрее ростдавления и тем меньше значекие Cg,при котором достигается максимальное значение (Ср)ь. Зависимость максимальных величин (Ср)ь от соответствующих им значений Ся (фиг.3) показывает, что скорость увеличения давления на задней кромке тела почти на порядок выше скорости возрастания коэффициента Cg в диапазоне 0<С9 <0,027. Дальнейшее увеличение расхода струи сопровождается снижением скорости роста давления и при Cg> 0,.1 прирост обоих параметров практически одинаков. С точки зрения получения максимального значения (Ср)ь при минимальном расходе струи интервал расходов 0,027 Устройство содержит две параллельные пластины 1, оканчивающиеся тупой задней кромкой. Во внутренней полости 2 размещен хонейкомб 3 для выравнивания поля скорости струи, истекающей через плоскую щель, образованную двумя прямоугольными блоками 4. Эти блоки закреплены на верхней и нижней пластинах 1. В блоках выполнены отверстия 5 для определения распределения давления как вдоль длины L щели, так и по высоте Н задней кромки в ее среднем сечении. Соответствие между максимальными значениями коэффициента давления и шириной щели показывает, что 2/3 увеличения коэффициента давления происходит при росте ширины щели до значения h/Í = 0,1, Нижний предел измерения параметра h/Í определяется минимально допустимой (с точки зрения роста пульсаций скорости) величиной Cg, т.е, h/Í<0,02 (фиг.4). Формула изобретения 1. Способ снижения донного сопротивления плоских тел, заключающийся в повышении давления в донной области путем выдува струи через плоскую щель, выполненную в кормовой части тела, в направлении, совпадающем с направлением набегающего потока, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности режима движения плоских тел с коэффициентом сопротивления Сх = 0,83 в диапазоне чисел R<- — 2,3 10 ...10, создают струю ми4 5 нимального расхода так, что отношение этого расхода (Qj) к расходу через поперечное сечение тела (Q ) со скоростью набегающего потока выбирают из соотношения 0,027 2. Устройство для снижения донного сопротивления плоских тел, содержащее нагнетателькую камеру, соединенную с плоской щелью, выполненной в кормовой части тела в плоскости его симметрии, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что соотношение между шириной щели h и максимальным поперечным размером тела Н выполненс равным 0,02 176 i 596 0.80 Р. 60 0.50 1 " Ф )1/ )1= О. л/у ы i > /11 — 0 0 7 с«ск 11/11=-0 0 1 > лэйк /Н =-0.02 - = - - - t - 1 Т Т г - 1-) -t - 1 - TTT + 015 0 20 025 0.20 ТТ 1 1Г1 0.00 0.0. 0 10 1761596 ohio z 0.50 О. 40 (3 2г) 1 1 1 1 г I т 1 1 1 I 1 01 т 1т 1 1 I ) г T 1 I Г I г T I (3. 12 (3. 16 О. 04 О. U8 0.20 О. I S 0.10 0.00 0.00 -4. г-г гт 0.00 2.00 4 ОО y/Í -2 00 О. 20 О.IS О. I O 0.00 и 0u - ° та -Л.ОО -г Ои 0.00 2.00 1 л 00 (3 1И о.оо 0.00 О. 25 Cq Фиг, Я y/H Фиг. 4 Л/II=О Л/О=О 07 Ь/г! а 045 IT/Í=0.0Е 1761596 0...),) О. 5Ы О. 30 Составитель В.Жданов Редактор В,Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова Заказ 3225 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
