ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ЖИДКОСТИ ОБТЕКАЮЩЕЙ ТЕЛО

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ЖИДКОСТИ ОБТЕКАЮЩЕЙ ТЕЛО - Относительно тонкая область потока вдоль поверхности тела (корпуса судна) при его обтекании или движении с большими числами Рейнольдса (Re). Вязкость жидкости в П. С. существенно влияет на характеристики течения. Понятие П. С. введено Л. Прандтлем в 1905 г. в докладе "О движении жидкости при очень малом трении", прочитанном на математическом конгрессе в Гейдельберге (Германия). Поперек П. С., толщина которого возрастает от носа к корме судна, скорость потока изменяется от нуля на поверхности тела до величины, близкой к скорости набегающего потока на внешней границе П. С. В области П. С. течение вихревое, касательные напряжения (силы трения) значительны и стремятся к нулю на внешней границе П. С. Вне П. С. влияние вязкости невелико и течение можно рассматривать как невязкое. Позади тела сошедший с его поверхности П. С. образует гидродинамический след с завихренным течением и не равными нулю касательными напряжениями. Давление по толщине П. С. постоянно и равно давлению на его внешней границе, закон распределения которого зависит от формы тела: при продольном обтекании тонкой плоской пластины, давление вдоль П. С. постоянно; при обтекании тел (судов) оно убывает от носа к их сред, части и увеличивается при приближении к корме. Если рост давления в корме значителен, то возможен отрыв П. С. В точке отрыва начинается формирование отдельных вихрей, образующих вихревые цепочки или петли за телом (судном), которое в этом случае называется плохо обтекаемым. Тела (суда), у которых П. С. сходит с поверхности безотрывно, называются хорошо обтекаемыми. Внутри П. С. режим течения может быть ламинарным либо турбулентным в зависимости от числа Re; возможен также П. С. с ламинарным участком в носовой части тела, переходной облости и следующим за ней турбулентным участком. При ламинарном режиме, который наблюдается в П. С. малых моделей судов, а иногда и вблизи носовой оконечности больших моделей, жидкость течет слоями, не перемешиваясь. При переходе от ламинарного течения к турбулентному происходит резкое (в 4-5 раз) увеличение сил трения, рост толщины и перемещение к корме точки отрыва П. С. Турбулентный режим характерен интенсивным перемешиванием частиц жидкости в направлении, перпендикулярном к основном потоку. В процессе перемешивания возникают нестационарные высокочастотные пульсации скорости потока, достигающие в среднем от 0, 2 до 2 % скорости основного потока. Такое течение можно рассматривать как результат наложения на основной поток мелких вихрей различных масштабов. У судов вследствие весьма высоких чисел Re режим течения в П. С. всегда турбулентный. Многие описанные выше свойства П. С. характерны как для потока в гидродинамическом следе за хорошо обтекаемым телом, так и для струй жидкости, проникающих в область неподвижной или движущейся жидкости, поэтому понятие П. С. используется при изучении этих течений.