8. Gränsskikt

Question 1

G 8.
Under vilken grundförutsättning för gränsskiktstjockleken är storleksuppfattningen som leder fram till gränsskiktsekvationerna giltiga?

Answer 1

Endast för tunna gränsskikt

Ej längst fram på kroppen

Question 2

G 9.

Vad skiljer den turbulenta gränsskiktsekvationen från den laminära? På vad sätt påverkas lösningsmöjligheterna?

Answer 2

I den turbulenta gränsskiktsekvationen tillkommer termen (-d/dyu’mv’m). Detta medför att ekvationen omöjligtvis kan lösas direkt (analytiskt).

Istället får man utnyttja experimentella data för att på så vis få till antingen en hypotes eller ytterligare ekvationer.

Question 3

G 12.

För laminär strömning längs en plan platta är hastighetsprofilen självlikformig. Vad betyder det? *

Answer 3

Att hastighetsprofilen är självlikformig innebär att den har samma form oberoende av vilken position x man betraktar på plattans längdriktning.

Question 4

G 14.

Definiera skjuvspänningskoefficienten (friktionskoefficienten, ”skin friction coefficient”), cf

Answer 4

cf är en koefficient som används vid beräkning av motstånd (”drag”).

cf=(2tau,w)/(råU^2)
τw = Väggskjuvspänning
rå=Densitet
U= Fristömshastigheten (oftast tagen utanför gränsskiktet)

För turbulent flöde kan en rad approximationer göras.

Question 5

G 16.

Namnge två andra mått på gränstjockleken än δ.

Answer 5

Förträngningstjockleken, δ*

Impulsförlusttjockleken, θ

Question 6

G 18.

Ange tre faktorer som påverkar omslagspunktens läge, samt beskriv kortfattat hur läget påverkas. *

Answer 6

• Turbulens i ytterströmningen
• Ytans skrovlighet (Om Re,ebs=U*epsilon/ν>680 kommer man få en tidigare omslagspunkt)
• Tryckgradienten (Om p ökar i strömningsriktningen får man tidigare omslag och om p minskar får man senare omslag)

Question 7

G 22.

Varför är golfbollar ”dimplade” och inte släta? *

Answer 7

Ojämnheterna gör så att omslaget sker längre fram på bollen (i färdriktningen) vilket alltså innebär ett tidigare omslag till turbulent gränsskikt. Vid turbulent strömning är skjuvkraften större än vid laminär vilket leder till att avlösningspunkten flyttas bakåt. Flödet kan helt enkelt ”hålla fast” en längre sträcka. Därmed blir vaken bakom bollen mindre.

En minskad vak innebär mindre tryckskillnad mellan fram- och baksida på bollen vilket minskar den motriktade kraft som luften ger upphov till.

Det ökade friktionsmotståndet ger en mindre negativ effekt än den positiva effekt som tryckskillnadsminskningen leder till. Nettoeffekten blir alltså att bollen färdas längre.

Question 8

G 23.

Förklara uppkomsten av von Kármáns virvelgata. *

Answer 8

Von Kármans virvelgata uppkommer pga. att en avlösning blir instabil och börjar svänga. Virvlar
bildas då som pulserar upp och ner.

Fenomenet inträffar inom intervallet för 102 < Re < 107