Перехід ламінарного примежового шару у турбулентний

Перехід ЛПШ у ТПШ пов’язують з місцевими відривами у ламінарному шарі, які виникають внаслідок збурення тиску у зовнішньому потоці [31]. Вплив кінцевих за амплітудою зовнішніх збурень на перехід ЛПШ у турбулентний було досліджено вперше Тейлором [34].

Експериментальні дані показали, що такий механізм переходу реалізується тільки тоді, коли ступінь початкової турбулентності

де – середні за часом значення пульсацій швидкості.

При менших пульсаціях доцільно використовувати метод Талміна [33], згідно з яким за теоретично критичне число Рейнольдса – береться значення у тому перерізі примежового шару, у якому втрачається стійкість руху.

Величини і зв’язані між собою залежністю [1], яку можна апроксимувати виразом:

, .

З цього виразу виходить, що на конфузорній ділянці примежового шару значно вище, ніж у дифузорній .

На плоскій пластині і .

Точка втрати стійкості ЛПШ лежить вище точки переходу ламінарної течії у турбулентну, оскільки турбулентність, виникаюча внаслідок зростання збурень, розвивається на деякій відстані від точки втрати стійкості. Ця відстань залежить від багатьох факторів: ступеня турбулентності зовнішнього потоку, шорсткості, температури поверхні, наявності відсмоктування – вдування.

Вплив початкового ступеня турбулентності на точку переходу ЛПШ у турбулентний при відсутності шорсткості поверхні можливо визначити за критичним числом Рейнольдса з виразу [34]:

,

де – значення формпараметра примежового шару в точці відриву.

Видно, що з підвищенням ступеня турбулентності наближається до критичного числа Рейнольдса, визначеного з умов стійкості ЛПШ.

У звичайних аеродинамічних трубах інтенсивність турбулентності може досягати 1 %, а в інших випадках,як, наприклад, у проточній частині турбіни або компресора, і значно більших рівнів . При цьому ламінарні ділянки на поверхні обтікаючих тіл (крилові профілі, лопатки робочого колеса) стають незначними. Навпаки, при русі тіла крізь спокійну рідину (літак у спокійній атмосфері) інтенсивність турбулентності може бути малою і ламінарна ділянка робиться значною, значною стає й область переходу.

Місце переходу ЛПШ у ТПШ визначають таким чином. Знаходять параметри ЛПШ, число , а також формпараметр . Потім для визначених параметрів визначають і графічно розв’язують рівняння . Значення кореня цього рівняння є координатою точки переходу.