Шлихтинг г теория пограничного слоя – Теория пограничного слоя – скачать pdf

alexxlab
25.11.2019
Комментарии: 0

Содержание

Шлихтинг — Теория пограничного слоя | ТЕПЛОТА

Современная механика жидкости стала развиваться в начале текущего столетия. В отличие от классической гидродинамики прошлого столетия, она быстро достигла очень крупных успехов в теоретическом объяснении явлений, наблюдаемых при течении жидкостей. Особенно большое развитие получили за последние пятьдесят лет три раздела современной механики жидкости: теория пограничного слоя, газовая динамика и теория крыла.

Книга Шлихтинг — Теория пограничного слоя посвящена теории пограничного слоя — наиболее старому из перечисленных разделов. Начало этой теории положил в 1904] г. Л. Прандтль, указав тогда путь, сделавший доступным теоретическому исследованию течения жидкостей с очень малой вязкостью, из которых наиболее важными в техническом отношении являются вода и воздух; для достижения этого достаточно было учитывать действие вязкости только там, где оно проявляется существенным образом, а именно в тонком «пограничном слое» вблизи стенки, обтекаемой жидкостью. Этот путь позволил дать теоретическое объяснение многим явлениям, ранее остававшимся совершенно непонятными.

Прежде всего, идея Л. Прандтля сделала доступными для теоретического исследования вопросы, связанные с сопротивлением, возникающим при обтекании жидкостью твердых тел. Бурно развивавшаяся авиационная техника очень быстро извлекла из теоретических выводов многое, полезное для себя, и в свою очередь поставила перед новой теорией многочисленные проблемы.

В настоящее время для инженера, работающего в области авиации, понятие пограничного слоя стало настолько привычным, что без него он не может больше обойтись. В другие отрасли машиностроения, связанные с проблемами движения жидкостей,— одной из важнейших таких отраслей является турбиностроение — новые идеи внедрялись значительно медленнее, но в настоящее время они усиленным образом используются при конструировании всех гидромашин.

Книга «Шлихтинг — Теория пограничного слоя» предназначена в первую очередь для инженеров. Как следует из названия книги, на переднем плане всего изложения стоит теоретическое рассмотрение проблемы. Из весьма обширного экспериментального материала использовно только некоторые немногочисленные результаты, особенно пригодные для оживления физической наглядности, и, кроме того, такие результаты, которые либо могут служить для проверки теории, либо, как в проблеме турбулентного пограничного слоя, являются фундаментом для построения полу эмпирических теорий.

Книга Шлихтинг — Теория пограничного слоя состоит из четырех частей.

В первой части в двух вводных главах излагаются без применения какого бы то ни было математического аппарата первоначальные сведения из теории пограничного слоя; остальные главы этой части посвящены математической и физической разработке теории пограничного слоя на основе уравнений Навье — Стокса.

Во второй части излагается теория ламинарного пограничного слоя, в том числе и температурного пограничного слоя.

В третьей части рассматривается переход течения из ламинарной формы в турбулентную, т. е. возникновение турбулентности.

Четвертая часть посвящена турбулентным пограничным слоям.

Скачать — Шлихтинг — Теория пограничного слоя >>

www.teplota.org.ua

Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя (1974)

Краткий отрывок из начала книги (машинное распознавание)

г. шлихтинг
ТЕОРИЯ
ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
Перевод Г. А. ВОЛЫ1ЕРТА
с пятого немецкого издания,
исправленный по шестому
(американскому) изданию,
под редакцией Л. Г. ЛОЙЦЯНСКОГО
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 19 7 4
533
Ш 69
УДК 533.6
Grenzschicht-Theorie
VON
Dr.^Hermann Schlichting
О. Professor an der Technischen Hochschule Braunschweig,
Direktor der Aerodynamischen Versuchsanstalt Gottingen
und Leiter des Instituts fur Aerodynamik
der Deutschen Forschungsanstalt fur Luftfahrt Braunschweig
Funfte erweiterte und neubearbeitete Auflage
VERLAG G. BRAUN. KARLSRUHE
Теория пограничного слоя. Шлихтинг Г., перев. с немецкого, Главная редак-
редакция физико-математической литературы издательства «Наука», Москва, 1974.
Книга состоит из четырех частей. В первой части в двух вводных главах излагаются
без применения какого бы то ни было математического аппарата первоначальные све-
сведения из теории пограничного слоя; остальные главы этой части посвящены математи-
математической и физической разработке теории пограничного слоя на основе уравнений Навье —
Стокса. Во второй части излагается теория ламинарного пограничного слоя, в том числе-
и температурного пограничного слоя. В третьей части рассматривается переход течения
из ламинарной формы в турбулентную, т. е. возникновение турбулентности. Четвертая
часть посвящена турбулентным пограничным слоям.
Рис. 390. Табл. 24. Библ. ссылок 1583.
Ш
© Перевод на русский язык, Главная редакция
20303—116 .g. _, физико-математической литературы
053@2)-74 издательства «Наука», 1974.
Оглавление
Предисловие редактора русского перевода 10
Из предисловия автора к первому изданию A951 г.) 11
Из предисловия автора к пятому изданию 13
Введение 15
Часть первая
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
Глава I. Первоначальные сведения о течениях жидкости с трением 19
§ 1. Действительная и идеальная жидкости 19
§ 2. Вязкость 20
§ 3. Сжимаемость 22
§ 4. Течение Хагена — Пуазейля в трубе 24
§ 5. Законы подобия; число Рейнольдса и число Маха 26
§ 6. Сравнение выводов теории идеальной жидкости с результатами изме-
измерений 33
Литература к главе I 35
Глава II. Первоначальные сведения из теории пограничного слоя 36
§ 1. Понятие пограничного слоя 36
§ 2. Отрыв пограничного слоя и образование вихрей 40
§ 3. Турбулентное течение в трубе и в пограничном слое 48
Литература к главе II 53
Глава III. Составление уравнений движения сжимаемой вязкой жидкости (уравне-
(уравнения Навье — Стокса) 55
§ 1. Основные уравнения динамики жидкости 55
§ 2. Общий случай напряженного состояния деформируемого тела …. 56
§ 3. Скорость деформации элемента жидкости при течении 59
§ 4. Связь между напряженным состоянием и скоростью деформации … 64
§ 5. Гипотеза Стокса 67
§ 6. Объемная вязкость и термодинамическое давление 68
§ 7. Уравнения Навье — Стокса 70
Литература к главе III 74
Глава IV. Общие свойства уравнений Навье — Стокса 75
§ 1. Вывод закона подобия Рейнольдса из уравнений Навье — Стокса … 75
§ 2. Течения без трения как «решения» уравнений Навье — Стокса …. 77
§ 3. Уравнения Навье — Стокса как уравнение переноса вихрей 78
§ 4. Предельный случай очень больших сил вязкости (очень малое число
Рейнольдса) 80
§ 5. Предельный случай очень малых сил вязкости (очень большое число
Рейнольдса) 81
§ 6. Математический пример предельного перехода Re-^oo 84
Литература к главе IV 85
1*
4 ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава V. Точные решения уравнений Навье — Стокса 86
§ 1. Слоистые течения 86
§ 2. Другие точные решения . 96
Литература к главе V 109
Глава VI. Ползущие движения Ш
§ 1. Дифференциальные уравнения ползущего движения . 111
§ 2. Обтекание шара 112
§ 3. Гидродинамическая теория смазки 115
§ 4. Течение Хил-Шоу 121
Литература к главе VI 123
Часть вторая
ЛАМИНАРНЫЕ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ
Глава VII. Уравнения пограничного слоя при плоском течении. Пограничный
слой на пластине 124
§ 1. Составление уравнений пограничного слоя для течения вдоль плоской
пластины 124
§ 2. Отрыв пограничного слоя 128
§ 3. Замечание по поводу интегрирования уравнений пограничного слоя 130
§ 4. Сопротивление трения 131
§ 5. Пограничный слой на пластине 132
Литература к главе VII 140
Глава VIII. Общие свойства уравнений пограничного слоя 142
§ 1. Зависимость развития пограничного слоя от числа Рейнольдса …. 142
§ 2. «Подобные» решения уравнений пограничного слоя 144
§ 3. Проблема «продолжения» решения. Контурные связи 149
§ 4. Преобразование уравнений пограничного слоя в уравнение теплопро-
теплопроводности 150
§ 5. Теорема импульсов и теорема энергии для пограничного слоя …. 152
Литература к главе VIII 155
Глава IX. Точные решения уравнений пограничного слоя для стационарного
плоского течения 157
§ 1. Течение около клина 158
§ 2. Течение в суживающемся канале 160
§ 3. Течение около цилиндра (ряд Блазиуса) 161
§ 4. Пограничный слой для потенциального течения U (х) = Uo — ах11 . . 170
§ 5. РядГёртлера 171
§ 6. Спутное течение позади плоской пластины, обтекаемой в продольном
направлении 172
§ 7. Плоская струя . • • 177
§ 8. Ламинарный слой на границе раздела двух потоков 180
§ 9. Плоское течение в начальном участке канала 181
§ 10. Метод продолжения . 184
§ 11. Разностные методы . • 187
Литература к главе IX 190
Глава X. Приближенные способы решения уравнений пограничного слоя для
стационарных плоских течений 192
§ 1. Применение теоремы импульсов к плоской пластине, обтекаемой в про-
продольном направлении 192
§ 2. Применение теоремы импульсов к обтеканию с градиентом давления 197
§ 3. Сравнение приближенного расчета с точными решениями 205
§ 4. Другие примеры приближенного расчета пограничного слоя 208
§ 5. Другие способы приближенного расчета пограничного слоя 210
ОГЛАВЛЕНИЕ Э
§ 6. Ламинарное течение с возрастанием давления 213
Литература к главе X 216
Глава XI. Осесимметричные и трехмерные пограничные слои 218
§ 1. Точные решения для осесимметричных пограничных слоев 218
§ 2. Приближенные решения для осесимметричных пограничных слоев.
Течение в начальном участке трубы 232
§ 3. Связь между осесимметричными и плоскими пограничными слоями 238
§ 4. Трехмерные пограничные слои * 241
Литература к главе XI 250
Глава XII. Температурные пограничные слои в ламинарном течении 254
§ 1. Составление уравнения энергии 254
§ 2. Повышение температуры, возникающее вследствие адиабатического
сжатия 257
§ 3. Теория подобия в теплопередаче 259
§ 4. Составление уравнений температурного пограничного слоя 264
§ 5. Общие свойства температурных пограничных слоев 267
§ 6. Точные решения для распределения температуры в вязком течении 273
§ 7. Температурные пограничные слои при вынужденном конвективном
течении 278
§ 8. Температурные пограничные слои при естественном конвективном
течении • 299
Литература к главе XII 304
Глава XIII. Ламинарные пограничные слои при сжимаемом течении 309
§ 1. Физические основы 309
§ 2. Связь между распределениями скоростей и температуры 312

§ 3. Пограничный слой на продольно обтекаемой плоской пластине …. 314
§ 4. Пограничный слой с градиентом давления 319
§ 5. Взаимодействие пограничного слоя со скачком уплотнения 339
Литература к главе XIII 348
Глава XIV. Управление пограничным слоем при ламинарном течении 352
§ 1. Различные способы управления пограничным слоем 352
§ 2. Отсасывание пограничного слоя 356
§ 3. Вдувание другого газа (двухкомпонентный пограничный слой) …. 371
Литература к главе XIV 373
Глава XV. Нестационарные пограничные слои 378
§ 1. Общие замечания о расчете нестационарных пограничных слоев …. 378
§ 2. Развитие пограничного слоя при внезапном возникновении движения 385
§ 3. Развитие пограничного слоя при ускоренном движении 392
§ 4. Экспериментальные исследования процесса разгона 394
§ 5. Периодический пограничный слой 396
§ 6. Сжимаемые нестационарные пограничные слои 407
Литература к главе XV 412
Часть третья
ПЕРЕХОД ЛАМИНАРНОЙ ФОРМЫ ТЕЧЕНИЯ В ТУРБУЛЕНТНУЮ
Глава XVI. Возникновение турбулентности I (некоторые экспериментальные резуль-
результаты; основы теории устойчивости и ее экспериментальное подтверждение
для пограничного слоя на пластине) 415
§ 1. Некоторые экспериментальные результаты, относящиеся к переходу
ламинарного течения в турбулентное 415
§ 2. Основы теории устойчивости ламинарного течения 422
§ 3. Результаты теории устойчивости для пограничного слоя на продольно
обтекаемой пластине 431
Ь ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 4. Сравнение результатов теории устойчивости с экспериментальными
данными 439
Литература к главе XVI 446
Глава XVII. Возникновение турбулентности II (влияние градиента давления,
отсасывания, сжимаемости, теплопередачи и шероховатости на переход лами-
ламинарной формы течения в турбулентную) 450
§ 1. Влияние градиента давления на переход течения в пограничном слое

из ламинарной формы в турбулентную 450
§ 2. Определение положения нейтральной точки на заданном теле 456

freedocs.xyz

Теория пограничного слоя Шлихтинг Г

Краткий отрывок из начала книги (машинное распознавание)

freedocs.xyz

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ • Большая российская энциклопедия

В книжной версии
Том 26. Москва, 2014, стр. 519
Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: Г. А. Тирский

ПОГРАНИ́ЧНЫЙ СЛОЙ, область течения вязкой жидкости или газа малой (по сравнению с продольными размерами) поперечной толщины, образующаяся непосредственно у поверхности обтекаемого твёрдого тела.

При достаточно больших Рейнольдса числах (Re⩾10³) действие вязкости проявляется лишь в тонком слое, непосредственно примыкающем к обтекаемой стенке (поверхности обтекаемого тела). Вне этого П. с. вязкость проявляется слабо и ею можно пренебречь. Компонента скорости течения, направленная вдоль стенки, при удалении от стенки по нормали в П. с. резко изменяется от 0 до скорости практически невязкого течения. Толщина δ П. с. пропорциональна характерному линейному размеру l тела: при ламинарном режиме обтекания δ∝lRe^–0,5, при турбулентном режиме δ∝lRe^–0,2.

Течение вне П. с. описывается в рамках модели идеальной (невязкой) жидкости с помощью уравнений Эйлера. Поскольку П. с. тонок (давление по нормали к стенке в П. с. практически не меняется), то эта модель применима для описания всего потока при учёте соответствующих граничных условий (нормальная составляющая скорости на стенке равна нулю). Полученные в таком приближении значения скорости потока и давления у стенки рассматриваются как внешние граничные условия при решении уравнений П. с. Эту процедуру называют асимптотич. сращиванием П. с. с внешним течением. С математич. точки зрения уравнения П. с. представляют собой уравнения параболич. типа, являющиеся первым приближением Навье – Стокса уравнений.

При достаточно большом росте давления вдоль обтекаемой поверхности кинетич. энергия жидких частиц, заторможенных в П. с., становится недостаточной для преодоления давления, возрастающего по потоку. Это приводит к появлению в непосредственной близости от стенки возвратного течения, отрыву потока от поверхности обтекаемого тела (см. Отрывное течение) и возникновению более или менее интенсивных вихрей в «подветренной» части обтекаемого тела. Отрыв П. с. может наступить только в том случае, если скорость внешнего (невязкого) течения при обтекании тела уменьшается.

При увеличении числа Рейнольдса (до 10⁴ и выше) ламинарный режим обтекания в П. с. постепенно переходит в турбулентный. При этом существенно увеличивается сопротивление потоку, теплопередача от потока к телу и массоперенос (в случае течения смеси газов). Из экспериментов по исследованию течений в трубах было получено примерное критич. значение числа Рейнольдса, при котором происходит такой переход: Re_кр; ≈2300. Однако величина Re_кр существенно зависит от условий входа потока в трубу. Путём тщательного уменьшения возмущений при входе в трубу в ходе экспериментов удалось получить значение Re

кр≈40000; в то же время было установлено, что существует нижняя граница для Re_кр, приблизительно равная 2000. При Re<2000 затухают даже самые сильные возмущения потока и течение остаётся ламинарным.

Расчёт турбулентного П. с. основан на задании полуэмпирич. коэффициентов турбулентной вязкости и теплопроводности для конкретных видов течений. Теория перехода ламинарного течения в турбулентное в П. с. основана на теории потери устойчивости ламинарного режима течения. В 1904 Л. Прандтль в своей работе «О движении жидкости при очень малом трении» получил уравнения П. с., которые на долгие годы определили осн. математич. модель, описывающую течение вязкой жидкости. Идея вывода уравнений П. с. легла в основу раздела математики, посвящённого дифференциальным уравнениям с малым параметром перед старшей производной. До недавнего времени именно исследованию П. с. было посвящено наибольшее число работ по гидромеханике. В задачах по расчёту температурных и диффузионных П. с. рассматривалось влияние сжимаемости газа, химич. реакций, ионизации, возбуждения внутр. степеней свободы, попадания в П. с. паров теплозащитных материалов с обтекаемой поверхности и др. Вёлся поиск как автомодельных (точных) решений уравнений П. с. при спец. задании скорости внешнего течения, так и приближённых решений, основанных на использовании уравнений П. с., записанных в интегральном виде (метод Кармана – Польгаузена). Начиная с последней четв. 20 в. в решении задач, посвящённых П. с., активно используются численные методы и суперкомпьютеры.

Исследование П. с. – самостоят. область гидроаэродинамики, имеющая практич. применение в самолёто- и кораблестроении, энергомашиностроении, двигателестроении, ракетной технике.

Рассматривают также П. с. на границе раздела двух потоков вязкой жидкости с разл. скоростями, темп-рами или химич. составом.

bigenc.ru

Шлихтинг, Герман – Теория пограничного слоя [Текст]

Поиск по определенным полям

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы

По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак “доллар”:

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

“исследование и разработка“

Поиск по синонимам

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку “#” перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду “~” в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как “бром”, “ром”, “пром” и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:

бром~1

По умолчанию допускается 2 правки.

Критерий близости

Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду “~” в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:

“исследование разработка“~2

Релевантность выражений

Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак “^” в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово “исследование” в четыре раза релевантнее слова “разработка”:

исследование^4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения – положительное вещественное число.

Поиск в интервале

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

search.rsl.ru