Кіріспе
Шекті қабаттың беткейден сағаға бөлінуі Тауба Ауербахтың қайта бояған кемені сұйықтық динамикасында ағынды бөлу немесе шекті қабаттың бөлінуі - бұл шекті қабаттың беткейден сағаға бөлінуі. Шекаралық қабат сұйықтық пен қатты бет арасында салыстырмалы қозғалыс болған кезде, оның бетіндегі сұйықтық қабаттарында тұтқыр күштер бар. Ағын сыртқы, дененің айналасында немесе ішкі, жабық жолмен болуы мүмкін. Шекаралық қабаттар ламинарлық немесе турбулентті болуы мүмкін. Шекаралық қабаттың ламинарлық немесе турбулентті болатынын жергілікті ағындық жағдайлардың Рейнольдс санын есептеу арқылы бағалауға болады. Бөлу, мысалы, ағынды дененің ең қалың бөлігінен немесе кеңейіп бара жатқан жолдан өткеннен кейін, қысымның артуымен, баяулайтын ағыста пайда болады. Үдемелі қысымға қарсы ағып кету теріс қысым градиентімен ағып кету деп аталады. Шекаралық қабат теріс қысым градиентімен жеткілікті қашықтықта жүргенде, шекаралық қабаттың бетке қатысты жылдамдығы тоқтап, бағыты кері бұрылғанда бөлінеді. Ағын жер бетінен бөлініп, оның орнына айналып, айналып жүреді. Сұйықтық бөлінгеннен кейін үнемі өсіп отыратын қысымның орнына үнемі өсіп отыратын қысымды түсіреді. Аэродинамикада ағынды бөлу объектінің алдыңғы және артқы беттері арасындағы қысым айырмашылығының салдарынан көтерілудің төмендеуіне және қысымның көтерілуіне әкеледі. Ол ұшақ құрылыстары мен басқару беттерінің соққысына әкеледі. Ішкі жолдарда бөліну машиналардың қағылуларында тұрақтандыру мен дірілге ұшырауға және инештер мен компрессорларда шығындар (үдемі төмендеу) көбеюіне әкеледі. Аэродинамикалық және гидродинамикалық бет контурларын жобалауға көп күш-жігер мен зерттеулер жұмсалды және ағынды бөлуді кешіктіретін және ағынды мүмкіндігінше ұзақ уақыт бойы жалғастыратын қосымша белгілер қосылды. Мысалы, теннис доптарының терісі, гольф доптарының шұңқыры, желкендегі турбуляторлар, олар турбулентті ағымға ерте ауысуды тудырады; ұшақтағы вихрь генераторлары.
the repainted ship by Tauba Auerbach
In fluid dynamics, flow separation or boundary layer separation is the detachment of a boundary layer from a surface into a wake. A boundary layer exists whenever there is relative movement between a fluid and a solid surface with viscous forces present in the layer of fluid close to the surface. The flow can be externally, around a body, or internally, in an enclosed passage. Boundary layers can be either laminar or turbulent. A reasonable assessment of whether the boundary layer will be laminar or turbulent can be made by calculating the Reynolds number of the local flow conditions. Separation occurs in flow that is slowing down, with pressure increasing, after passing the thickest part of a streamline body or passing through a widening passage, for example. Flowing against an increasing pressure is known as flowing in an adverse pressure gradient. The boundary layer separates when it has travelled far enough in an adverse pressure gradient that the speed of the boundary layer relative to the surface has stopped and reversed direction. The flow becomes detached from the surface, and instead takes the forms of eddies and vortices. The fluid exerts a constant pressure on the surface once it has separated instead of a continually increasing pressure if still attached. In aerodynamics, flow separation results in reduced lift and increased pressure drag, caused by the pressure differential between the front and rear surfaces of the object. It causes buffeting of aircraft structures and control surfaces. In internal passages separation causes stalling and vibrations in machinery blading and increased losses (lower efficiency) in inlets and compressors. Much effort and research has gone into the design of aerodynamic and hydrodynamic surface contours and added features which delay flow separation and keep the flow attached for as long as possible. Examples include the fur on a tennis ball, dimples on a golf ball, turbulators on a glider, which induce an early transition to turbulent flow; vortex generators on aircraft.
Жағымсыз қысым градиенті
Ағындының кері айналуы, негізінен, сыртқы потенциалдық ағынның шекаралық қабатқа тигізетін жағымсыз қысым градиентіне байланысты. Шекаралық қабаттың ішіндегі ағыс бағытындағы импульс теңдеуі шамамен қайда ағыс бағыты мен қалыпты координаттары ретінде көрсетіледі. Кері қысым градиенті, егер кері қысым градиенті жеткілікті күшті болса, жылдамдықты төмендетеді және нөлге дейін барады.
where are streamwise and normal coordinates. An adverse pressure gradient is when , which then can be seen to cause the velocity to decrease along and possibly go to zero if the adverse pressure gradient is strong enough.
Ішкі бөліну
Ішкі ағымдар үшін шекаралық қабаттың бөлінуі болуы мүмкін. Бұл құбыры тез кеңейіп жатқан құбыры сияқты себептерге байланысты болуы мүмкін. Бөлу ағыс кеңейген кезде кездесетін жағымсыз қысым градиентіне байланысты пайда болады, бұл бөлінген ағыстың кеңейтілген аймағын тудырады. Қайта айналымдағы ағысты және каналдың орталық аймағы арқылы ағысты бөлетін ағынның бөлігі бөлуші ағын сызығы деп аталады. Бөлуші ағынды сызықтың қабырғаға қайта қосылатын нүктесі қайта қосылу нүктесі деп аталады. Ағын ағып келе жатқанда, ол ақыр соңында тепе-теңдікке жетеді және кері ағысы болмайды.
Шекаралық қабаттың бөлінуінің әсері
Шекаралық қабат бөлінген кезде оның қалдықтары қисайту қабатын құрайды және қисайту қабаты мен бет арасында бөлінген ағынды аймақтың болуы сыртқы ықтимал ағынды және қысым өрісін өзгертеді. Аэрофойл жағдайында қысым өрісінің өзгеруі қысымның соғу күшін арттырады, егер ол жеткілікті болса, сонымен қатар көтерілуді тоқтату мен жоғалтуды тудырады, олардың барлығы да қолайсыз. Ішкі ағымдар үшін ағынды бөлу ағынды шығындарды арттырады және компрессордың жоғарылауы сияқты ақаулық түріндегі құбылыстарды тудырады, бұл екеуі де жағымсыз құбылыстар. Шекаралық қабаттың бөлінуінің тағы бір әсері - тұрақты түрде айналып отыратын бұрандалар, олар Карман бұрандасы деп аталады. Құрылыстың төменгі бетіндегі бұрқасыннан ағыстың жылдамдығына байланысты жиілікпен түсетін бұрқалар. Вортексті шашу құрылыстағы тербелістерге әкелетін ауыспалы күшті тудырады. Егер төгілу жиілігі құрылымның резонанстық жиілігімен сәйкес келсе, ол құрылымдық ақаулық тудыруы мүмкін. Бұл тербелістер олардың жақын орналасқан қатты немесе сұйық денелердегі шығу тегіне байланысты әртүрлі жиіліктерде қалыптасып, шағылысып, резонансты басаңдатуы немесе күшейтеді.