Статья

Тепломассообмен и физическая газодинамика
1996. Т. 34. № 6. С. 942–948
Лабусов А.Н., Лапин Ю.В.
Четырехпараметрическая двуслойная алгебраическая модель переходного пограничного слоя на плоской пластине
Аннотация
Предложена четырехпараметрическая двуслойная алгебраическая модель переходного пограничного слоя на плоской пластине, основанная на обобщении однопараметрической алгебраической модели Прандтля–Лойцянского–Клаузера-3 (ПЛК-3) [1]. Алгебраическая модель [1] использует формулы Прандтля для пути смешения с демпфирующим множителем Лойцянского во внутренней области и соотношение для турбулентной вязкости во внешней области $\nu_T=K_{v_*}\delta^*$ ($v_*$ – динамическая скорость, $\delta^*$ – толщина вытеснения пограничного слоя, $K$ – постоянная Клаузера $K=0.4$), построенное на универсальных масштабах внешней области $v_*$ и $\delta^*$ и названное [1] формулой Клаузера-3. В отличие от модели [1] предлагаемая модель помимо параметра $S = v_*\delta^*/\nu$ включает безразмерный параметр $\mathrm{Re}^{**}$ и два существенных эмпирических параметра: числа Рейнольдса $\mathrm{Re}^{**}_S=U_\infty\delta^{**}_S/\nu$ и $\mathrm{Re}^{**}_E=U_\infty\delta^{**}_E/\nu$ начала $S$ и конца $E$ перехода соответственно ($\delta^{**}$ – толщина потери импульса, $\nu$ – кинематическая вязкость, $U_\infty$ – скорость на внешней границе пограничного слоя). Значения параметров $\mathrm{Re}^{**}_S$ и $\mathrm{Re}^{**}_E$ в зависимости от степени турбулентности во внешнем потоке определяются на основе эмпирических данных. Проведено достаточно широкое сопоставление расчетных характеристик переходного пограничного слоя (коэффициента трения $c_f$, формпараметра $H=\delta^{*}/\delta^{**}$) с имеющимися опытными данными [2–4], свидетельствующее об их удовлетворительном согласии. На основе анализа структуры переходного пограничного слоя показано, что во всем исследованном диапазоне изменения уровня турбулентности во внешнем потоке $\varepsilon$ ($0<\varepsilon\le8$%) формирование области логарифмического профиля скоростей начинается при значениях максимальной турбулентной вязкости во внешней области пограничного слоя, на порядок превышающих кинематическую вязкость ($\nu_T/\nu\simeq10$). Для значений $\nu_T/\nu\geq10$ структура переходного слоя приобретает черты развитого турбулентного слоя (вязкий подслой, переходная область, область логарифмического профиля скоростей, области закона следа и перемежаемости). Отличие состоит в относительной протяженности логарифмического участка, который растет с увеличением числа $\mathrm{Re}^{**}$ и достигает предельного значения (при $\varepsilon=\mathrm{idem}$) при $\mathrm{Re}^{**}=\mathrm{Re}^{**}_E$.

УДК: 532.526
WoS: A1996VY04900016
Ссылка на статью:
Лабусов А.Н., Лапин Ю.В. Четырехпараметрическая двуслойная алгебраическая модель переходного пограничного слоя на плоской пластине, ТВТ, 1996. Т. 34. № 6. С. 942

High Temp. 1996, v.34, №6, pp. 928-934