Akademik

Кризис сопротивления

Кризис сопротивления: уменьшение сопротивления шара с возрастанием скорости набегающего потока при Рейнольдса числах Re, близких к критическому значению Re.(Кризис сопротивления) 1,5*105. Явление было установлено в 1912 А. Г. Эйфелем, объяснено в 1914 Л. Прандтлем. Поскольку оно противоречит известному факту о возрастании сопротивления тела пропорционально квадрату скорости, то его называют также парадоксом Эйфеля — Прандтля.
При Re Re* на поверхности шара развивается ламинарный пограничный слой, который отрывается в окрестности миделевого сечения, при этом срывная зона охватывает всю кормовую часть шара, что обусловливает значительное сопротивление давления.
При Re > Re* ламинарный режим течения в окрестности миделя сменяется турбулентным; турбулентный пограничный слой по сравнению с ламинарным имеет более наполненный профиль скорости и может выдержать большие положительные градиенты давления. Вследствие этого точка 5 отрыва пограничного слоя смещается вниз по потоку, сокращаются поперечные размеры застойной зоны, и, хотя при этом сопротивление трения несколько возрастает, полное сопротивление аэродинамическое шара уменьшается из-за существенного снижения сопротивления давления.
Своё объяснение Прандтль подтвердил результатами экспериментальных исследования обтекания двух шаров, один из которых имел гладкую поверхность, а на лобовой поверхности другого было установлено тонкое проволочное кольцо для искусственной турбулизации течения. Установка кольца (турбулизатора) привела к смещению точки отрыва потока вниз по течению с сечения (φ) ≈ 80(°) при ламинарном пограничном слое в сечение (φ) ≈ 100—120(°) и уменьшению полного сопротивления шара.
К. с. имеет место также при движении с дозвуковыми скоростями других плохо обтекаемых тел с гладким контуром: круговой цилиндр, эллипсоиды и т. д. Для хорошо обтекаемых тел (аэродинамические профили и другие) он практически не наблюдается.