отрыв пограничного слоя

Рис. 1. Обтекание профиля.

отры́в пограни́чного сло́я — явление, связанное с отсоединением потока жидкости или газа от обтекаемой поверхности и состоящее в том, что тонкий пограничный слой, который стелется по поверхности твёрдого тела, внезапно отходит от этой поверхности в некоторой точке, называемой точкой отрыва, а между отсоединившимся пограничным слоем и поверхностью тела реализуется возвратно-вихревое течение среды (рис. 1 и 2). О. п. с. наблюдается, например, на верхней поверхности крыла, около кормовой части фюзеляжа и при обтекании других частей самолёта. О. п. с. сопутствует срыву потока и объясняет его происхождение.

О. п. с. объясняется следующими причинами. Течение в пограничном слое существенно зависит от градиента давления, воздействующего на этот слой. Если вне пограничного слоя давление падает в направлении потока (так называемый благоприятный, отрицательный, градиент давления), то все частицы среды в пограничном слое движутся в том же направлении. Распределение скорости поперёк пограничного слоя в этом случае имеет вид кривой а на рис. 3 (длина стрелки пропорциональна значению скорости потока в точке, расположенной у основания стрелки), а напряжение трения на стенке положительно. С другой стороны, неблагоприятный, положительный, градиент давления (давление растёт в направлении потока на внешней границе пограничного слоя) приводит к быстрому торможению частиц среды в пристеночной части пограничного слоя. Напряжение трения на поверхности уменьшается и обращается нуль в некоторой точке S (на кривой б), которая называется точкой отрыва пограничного слоя. При подходе потока к точке отрыва резко возрастает поперечная составляющая его вектора скорости. Нулевая линия тока, которая до точки отрыва располагается на обтекаемой поверхности, за точкой отрыва отходит от поверхности на конечное расстояние и отделяет основной поток от области возвратно-вихревого течения. За точкой отрыва напряжение трения отрицательно, а распределение скорости поперёк потока представляется кривой в. Её вид показывает, что выше линии SO среда движется в направлении основного потока, а ниже этой линии — в противоположном направлении. См. также статью Крыла теория.

Предотвращение О. п. с. — одна из актуальных проблем технической аэродинамики, так как образующееся за точкой отрыва возвратно-вихревое течение связано с неизбежными потерями механической энергии, снижающими аэродинамическое качество летательного аппарата (резко падает подъёмная сила, возрастает сопротивление движению).

А. И. Рубан.

Рис. 2. Обтекание кормовой части осесимметричного тела.

Рис. 3. Схема отрыва пограничного слоя.