точки отрыва равно примерно
8
d
. Это следует из результатов экспери-
мента и соответствует данным работ [4–7, 10, 11].
Обычно поток массы из зоны смешения II в зону отрыва III (ви-
хревую зону) поступает главным образом из области присоединения
потока к стенке в точке
А
. Соответствующий ему поток массы из зоны
отрыва III в зону смешения II поступает на границе областей II и III
ближе к цилиндру. Именно здесь б´ольшая часть энергии усредненного
потока переходит в кинетическую энергию турбулентных пульсаций
(происходит выработка или порождение турбулентности).
Вихревая зона III имеет сложное строение. Необратимые затраты
энергии потока идут на преодоление гидравлического сопротивления
цилиндра, на поддержание вихревых зон и в итоге на увеличение тур-
булентности потока, т.е. на увеличение энергии турбулентных пульса-
ций путем порождения новых пульсаций [3–6]. Энергия этих пульса-
ций постепенно передается все более мелким пульсациям и, наконец,
переходит в тепловую энергию. Частично диссипация происходит в
пределах самой вихревой зоны. Но б´ольшая часть энергии в виде ки-
нетической энергии турбулентных пульсаций с верхней границы ви-
хревой зоны выносится в область смешения и далее в турбулентное
ядро пограничного слоя, т.е. наибольшая выработка турбулентности
наблюдается на верхней границе вихревой зоны (в передней ее части),
поскольку в этих местах градиент усредненной скорости и турбулент-
ное касательное напряжение достигают максимума. Это подтвержда-
ется и экспериментально. На рис. 6 приведены профили скорости и
температуры в виде зависимостей
u/u
∞
=
f
(
y
)
и
Δ
T/
Δ
T
∞
=
f
(
y
)
.
Видно, что профили скорости, начиная с сечения 2 при
Δ
x/d
= 1
и
далее, испытывают резкую деформацию, объясняемую отрывом пото-
ка. От точки присоединения, которая, судя по полученным данным,
находится между сечениями 5 и 6, наблюдается встречное основно-
му потоку течение с относительно высокой скоростью. Максимальная
скорость встречного течения имеет место в сечениях 5 и 4 (скорость
еще достаточно высокая), но далее при приближении к цилиндру ско-
рость уменьшается и перед цилиндром, в сечении 2, встречный по-
ток практически останавливается — скорость близка к нулю. По мере
удаления от цилиндра зона отрыва уменьшается и в сечении 6 (на
расстоянии порядка 8–9 калибров) она отсутствует. Необходимо отме-
тить, что во всех сечениях профили скорости испытывают значительно
б´ольшую деформацию, чем соответствующие профили температуры
(см. рис. 6,
б
).
Перед и за цилиндром образуются застойные зоны IV, которые
также нестабильны и изменяются в пределах
±
0
,
5
d
. Важно отметить,
что даже незначительное различие в форме и размерах турбулизаторов
существенно влияет на структуру вихревых зон и их развитие.
14 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 2
