Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2011 номер 4

Проанализировано влияние модуля упругости материала покрытия на параметры деформации твердых податливых покрытий. Расчет, произведенный по двумерной модели, показал, что максимальная деформация покрытия достигается при отношении скорости течения U к параметру = (E/3ρ)^0,5, примерно равном 2,5, однако скорость движения поверхности стенки имеет первый локальный максимум при ≈ 1. Определен диапазон значений параметров покрытия, при которых обеспечивается компромисс между его твердостью и интенсивностью взаимодействия с турбулентным течением. Для резиноподобных материалов с коэффициентом Пуассона около 0,5 отношение скорости потока к параметру должно быть в диапазоне 1÷1,5. Показано, что при таких параметрах среднеквадратичная величина прогиба поверхности покрытий меньше толщины вязкого подслоя, а ее отношение к длине волны очень мало и составляет (1÷5)·10⁻⁴. Такая форма деформированной поверхности кардинально отличается от параметров волновой стенки в экспериментах Кендалла, результаты которых используются для расчета обратного влияния деформации стенки на течение. Сделано предположение, что твердые податливые покрытия не вызывают нестабильности взаимодействия с обтекающим их течением. Анализ скорости движения поверхности покрытия показал, что ее среднеквадратичное значение составляет 5÷6 % от величины динамической скорости течения при изменении модуля упругости материала покрытия в широком диапазоне (от 0,01 до 10 МПа). Это подтверждает ранее предложенный механизм снижения трения, основанный на изменении картины порождения рейнольдсовых напряжений вблизи податливой стенки. Проведенный анализ позволил объяснить сравнительно небольшое снижение сопротивления, полученное в экспериментах с твердыми податливыми покрытиями. Величина реализуемая в этих исследованиях, составляла от 0,06 до 0,3, что много меньше оптимального значения.