Исследование влияния шероховатости наружной поверхности подводных объектов на их гидродинамические характеристики

• Автор: Роговой, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с.

1 ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

2 ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

3 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА

НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ТРЕНИЯ

3.10 МЕТОДАХ РАСЧЁТА ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

3.20ПРЕДЕЛЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ НА

ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ И РАЗМЕРНОСТЕЙ

З.ЗТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ РЕБРИСТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ НА ЕЁ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ
ОБТЕКАНИЯ

3.4ПРОФИЛБ СКОРОСТИ НА ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ В

ПРИСТЕНОЧНОЙ ОБЛАСТИ

3.5Определение функции шероховатости по профилям скорости в
ПРИСТЕНОЧНОЙ ОБЛАСТИ
3.6РАСЧЁТ ФУНКЦИИ ШЕРОХОВАТОСТИ НА ОСНОВЕ УПРОЩЁННЫХ
ПРЕДПОЛОЖЕНИЙ
3.7ШЕРОХОВАТОСТБ ПОВЕРХНОСТИ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА
3.80ПИСАНИЕ ОБРАЗЦОВ РЕЗИНОВОГО ПОКРЫТИЯ
3.9ПРИБЛИЖЁННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИИ ШЕРОХОВАТОСТИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТИ, ИМЕЮЩЕЙ УГЛУБЛЕНИЯ
3.10 Определение функции шероховатости для поверхности, ИМЕЮЩЕЙ ВЫПУКЛЫЕ ШВЫ
3.11 Дополнительное сопротивление ПА, связанное с
НАЛИЧИЕМ ГЛУХИХ НИШ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В РЕЗИНОВОМ ПОКРЫТИИ ПРИ ПОТЕРЕ ЕГО ОТДЕЛЬНЫХ листов
3.12 Дополнительное сопротивление, связанное с обтеканием РЕШЁТОК БАЛЛАСТНЫХ ЦИСТЕРН ПА
3.13 Влияние волнистости поверхности резинового покрытия ПА НА ЕГО СОПРОТИВЛЕНИЕ
4 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ЕГО КОНТУРУ
4.1 Влияние несимметричной шероховатости крыльев на их
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
4.2ВЛИЯНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОДВОДНОГО
АППАРАТА НА ЕГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
5 ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КОРПУСА НА ПОЛЕ СКОРОСТЕЙ В ДИСКЕ ГРЕБНОГО ВИНТА
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В РАБОТЕ
7 ЛИТЕРАТУРА
8 ТАБЛИЦЫ, ГРАФИКИ, РИСУНКИ
1 Принятые обозначения.
В диссертации приняты следующие основные обозначения: хуг - система координат, связанная с обтекаемой поверхностью, или с корпусом движущегося тела; х - продольная координата; у ~ поперечная координата;
г - координата, направленная на правый борт обтекаемого тела;
Ь - длина тела;
8 - толщина пограничного слоя;
5 - толщина потока вытеснения;
г**
5 - толщина потери импульса;
к5 - высота бугорков песочной шероховатости;
А — высота бугорка шероховатости; м0 - скорость обтекания тела;
и(у) - распределение скоростей в пограничном слое;
ид - скорость на границе пограничного слоя;
и/, - скорость на верхней границе бугорка шероховатости;
ц, р, у - динамическая вязкость, плотность, кинематическая вязкость жидкости; к = 0,4 - постоянная Кармана;
- напряжение, действующее со стороны жидкости на стенку;
В - функция шероховатости;
^ - сопротивление отдельного бугорка шероховатости высотой к; 50 - площадь фронтальной проекции бугорка; сА - коэффициент сопротивления бугорка;
Я эф. " эффективный скоростной напор; q - скоростной напор;
а - коэффициент, учитывающий взаимное влияние бугорков шероховатости на их коэффициент сопротивления.
Изменение сопротивления элемента поверхности 5 = а-1 {а - продольный размер элемента, / -поперечный к потоку размер) будет равно
ДС/=. =-0,
-р-иг-э а
или с учётом (3.9.7)
А С/=1.-С/0С.,
■* 2 а ■’
что позволяет записать выражение для относительного изменения коэффициента сопротивления элемента поверхности
^ЛАс.
С/о 2 а
Используя данные опытов Вихгарда по сопротивлению вытянутых прямоугольных углублений [26], можно произвести оценку дополнительного сопротивления стыков между листами покрытия, считая эти стыки пустыми. Если ширину стыков принять: Ь=см, а толщину листов покрытия - 8см,
то: — = 8. Значения коэффициента Са при поперечном обтекании углублений Ъ
перестают зависеть от И/Ь при И/Ь у 1,5. По материалам упомянутых опытов возьмём для расчёта С* при поперечном обтекании следующие данные, соответствующие условиям эксперимента

Са =0,0065,^ = 0,067^,7/^ =25—= 1,5-10
сек сек
Поскольку в опытах Вихгарда профиль скоростей в пограничном слое, где испытывались углубления, был близок к степенной зависимости с показателем 1/7, то целесообразно воспользоваться для расчётов отношения и*/и3 известным выражением [40]
Г Л2 и*
= 0,0225 -(К^)“174.
У5)
учётом исходных данных получаем Яе$ = 1,12-Ю5,

1 ш
=0,0065-811 = 5,26, ДС^ =--10_^-С/0-С*1 =0,0263-С/0.
При этом принято Ь/а = 10 , что соответствует размерам листа m~km.
Индекс (1) означает, что рассматривается обтекание двух поперечных швов. Если швы частично заполнены герметиком, то, по мере уменьшения глубины