Гидродинамика. Мазо А.Б - 49 стр.

UptoLike

Составители: 

- 49 -
,: ,1,2,3
ii
xy i
ψ
ψ
∈Γ = = (5.15)
Значения констант
i
ψ
можно задать следующим образом:
/2: 0;yH
ψ
=
−= (5.16)
/2: ;yH Q
ψ
=
+= (5.17)
,: /2;xy Q
γ
γ
ψψ
== (5.18)
Здесь
Q
- полный расход жидкости в канале.
Граничное условие (5.18) справедливо лишь для случая, когда тело
симметрично относительно оси канала, и режим его обтекания
стационарен. В общем случае определение значения
ψ
функции тока на
контуре
γ
представляет собой отдельную проблему. Вообще говоря,
математическое решение сформулированной задачи существует при
любом заданном значении
ψ
, поэтому для однозначного выбора этой
константы необходимо дополнительное условие. Данное условие сводится
к требованию непрерывности давления
p
на обтекаемом контуре.
Поскольку давление было исключено при выводе уравнений в
преобразованных переменных, воспользуемся исходными уравнениями
Навье-Стокса (5.10), (5.11), записав их в непосредственной близости к
контуру
γ
и выбрав в качестве пространственных координат длину дуги
s
и нормаль n вместо
x
и y . Поскольку на контуре из-за прилипания
скорость обращается в ноль, получим
11
,
s
n
pp
uu
sn
νν
ρρ
∂∂
=
Δ=Δ
∂∂
. (5.19)
Здесь для простоты мы отбросили массовые силы. В выбранной локальной
системе координат
,
s
n с началом в точке контура оператор Лапласа от
компонент скорости будет содержать лишь производные по нормали:
22
22
,
s
n
sn
uu
uu
nn
∂∂
Δ= Δ=
.
Кроме того, завихренность вблизи стенки будет равна
                       x, y ∈ Γi : ψ = ψ i , i = 1,2,3                            (5.15)
Значения констант ψ i можно задать следующим образом:
                            y = − H / 2 : ψ = 0;                                  (5.16)
                           y = + H / 2 : ψ = Q;                                   (5.17)

                        x, y ∈ γ : ψ = ψ γ = Q / 2;                               (5.18)

Здесь Q - полный расход жидкости в канале.
    Граничное условие (5.18) справедливо лишь для случая, когда тело
симметрично   относительно       оси      канала, и         режим        его   обтекания
стационарен. В общем случае определение значения ψ γ функции тока на

контуре γ представляет собой отдельную проблему. Вообще говоря,
математическое решение сформулированной задачи существует при
любом заданном значении ψ γ , поэтому для однозначного выбора этой

константы необходимо дополнительное условие. Данное условие сводится
к требованию непрерывности давления                p на обтекаемом контуре.
Поскольку   давление    было     исключено         при          выводе    уравнений    в
преобразованных переменных, воспользуемся исходными уравнениями
Навье-Стокса (5.10), (5.11), записав их в непосредственной близости к
контуру γ и выбрав в качестве пространственных координат длину дуги s
и нормаль n вместо x и y . Поскольку на контуре из-за прилипания
скорость обращается в ноль, получим
                       1 ∂p          1 ∂p
                            = νΔus ,      = νΔun .                                (5.19)
                       ρ ∂s          ρ ∂n
Здесь для простоты мы отбросили массовые силы. В выбранной локальной
системе координат s, n с началом в точке контура оператор Лапласа от
компонент скорости будет содержать лишь производные по нормали:

                                ∂ 2 us             ∂ 2 un
                        Δus =        2
                                         , Δun =        2
                                                            .
                                ∂n                 ∂n
Кроме того, завихренность вблизи стенки будет равна


                                                                                   - 49 -