Wie hoch ist der Druck auf der Druckseite im Verhältnis zum Freistrahl?

TL;DR

1. In den meisten Fällen ist die Druckverteilung auf der Druckseite höher als auf der Saugseite (bezogen auf die Lage in Sehnenrichtung).
2. Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten, da die Druckverteilung auf der Druckseite (wenn auch meist nahe am statischen Umgebungsdruck) mit der Profilform zusammenhängt.
3. Bei niedrigen Geschwindigkeiten liegt der Druck auf der Druckseite wahrscheinlich sehr nahe am statischen Umgebungsdruck.

Kommentieren Sie die Abbildung 2

Das abgebildete Tragflächenprofil arbeitet im transsonischen Bereich. Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit des freien Stroms nahe an der Schallgeschwindigkeit liegt (M = 1). Durch die Beschleunigung der Luft auf der Saugseite des Profils erreicht der Luftstrom Überschallgeschwindigkeit. Der rasante Anstieg der$C_p$auf der Saugseite ist ein Stoß.

Das folgende Bild zeigt die Machzahl-Verteilung um ein Tragflügelprofil im transsonischen Geschwindigkeitsbereich.

Kommentar zur Komprimierbarkeit

Der Begriff$\frac{1}{2}\rho V^2$ist eine Darstellung des dynamischen Drucks für sehr kleine Geschwindigkeiten (M<<0,3). Natürlich kann diese Gleichung auch für höhere Machzahlen verwendet werden, jedoch enthalten die Ergebnisse (in Bezug auf die Selbstähnlichkeit) einen großen Fehler. Deshalb,$p_0 - p_\infty$sollte verwendet werden, um dies zu vermeiden.

Kommentar zur Druckverteilung auf der Druckseite

Beim Horizontalflug (design-speed@design-AoA) entsteht an der Vorderkante des Tragflügels eine Stagnationszone. Dadurch entsteht ein Druck, der höher ist als der statische Freistrahldruck. Danach wird die Strömung beschleunigt, was zu einer Verringerung des Drucks führt. Häufig führt diese Reduzierung zu a$C_p<0$. An der Hinterkante müssen der Druck von Saug- und Druckseite gleich sein, damit der Druckanstieg im hinteren Teil der Tragflächen-Druckseite entsprechend angepasst wird.

Antworten:

Für niedrige Mach-Zahlen (dh niedrige freie Strömungsgeschwindigkeiten) liegt der Druck auf der Druckseite wahrscheinlich sehr nahe am statischen Umgebungsdruck.

Kommentar zum Tiefdruckgebiet auf der Druckseite

Wie immer bei der (elliptischen) Aerodynamik ist es ein bisschen Henne-Ei. Nehmen wir an (Achtung! Dies ist eine sehr einfache Sichtweise), dass es nur ein Designziel (Auftrieb) gibt. Dann muss die Druckverteilung auf der Druckseite zwei Randbedingungen erfüllen. 1) Hochdruck ($C_p$) an der Eintrittskante, die sich aus der freien Strömungsgeschwindigkeit und 2) dem Druck ($C_p$) an der Hinterkante, die durch die Druckverteilung auf der Saugseite gegeben ist. Nun muss der Profildesigner eine Profilform finden, die beide Anforderungen erfüllt. Ob die$C_p$negativ wird oder nicht, ist nicht von Bedeutung, solange es über dem bleibt$C_p$der Sogseite und es besteht kein Risiko einer Grenzschichtablösung (was wahrscheinlich dazu führt, dass der Druck an der Hinterkante fehlt).

Da es auf komplexe Probleme keine einfachen Antworten gibt, glaube ich wirklich, dass es das Beste wäre, Xfoil (oder seinen Nachfolger ) zu installieren und auszuprobieren.