Тонкого профиля теория это
теория, рассматривающая обтекание профиля при малых значениях угла атаки и относительной толщины как малое возмущение однородного набегающего потока. За исключением случая, когда Маха число М(∞) велико (М(∞)> >1), течение около профиля является потенциальным, так как скачки уплотнения (если они образуются) имеют малую интенсивность, и завихренность потока за ними можно не учитывать. В Т. п. т. упрощение уравнения для потенциала скорости основано на предположении о том, что характерное значение угла наклона (τ) поверхности профиля к вектору скорости V(∞) набегающего потока является малым: (τ)< <1. Аналогичный подход используется в тонкого тела теории.
До- или сверхзвуковое обтекание тонкого профиля описывается линеаризованной теорией течений, причём возмущения всех газодинамических переменных имеют порядок малого параметра (τ) (см. Дозвуковое течение, Сверхзвуковое течение). Потенциал скорости (φ) возмущающего движения удовлетворяет линеаризованному уравнению.
где х, у — декартовы координаты . С точностью до членов 2-го порядка малости граничное условие непротекания на поверхности профиля можно перенести на линию хорды у=0, от которой отсчитывается толщина или угол атаки (α):
где (ε)(x) — местный угол наклона поверхности профиля к оси х. На основе Бернулли уравнения получается простая формула для расчёта коэффициента давления сp:
В дозвуковом потоке вносимые профилем возмущения, затухая, распространяются во всём поле течения. Эллиптическое уравнение для потенциала скорости возмущающего движения сводится к уравнению Лапласа, описывающему обтекание профиля несжимаемой жидкостью. Его можно решить методами теории функций комплексного переменного или методом особенностей (см. Источников и стоков метод). Например, задача обтекания симметричного профиля при (α) = 0 решается с помощью распределения вдоль линии хорды источников (стоков) с интенсивностью, пропорциональной наклону поверхности профиля. В задаче обтекания несущего профиля нужно использовать распределение вихрей. Преобразование Прандтля — Глауэрта даёт простые формулы пересчёта аэродинамических характеристик профиля в дозвуковом и несжимаемом потоках (см. Прандтля — Глауэрта теория).
В сверхзвуковом потоке возмущения от профиля распространяются вдоль характеристик, которые на конечном расстоянии от профиля совпадают с прямолинейными характеристиками невозмущённого потока. Гиперболическое уравнение для потенциала скорости возмущающего движения представляет собой двумерное волновое уравнение. Его решение приводит к локальной зависимости коэффициента давления от наклона поверхности профиля (см. Аккерета формулы):
0), знак «—» к нижней (у»>
где знак «+» относится к верхней поверхности профиля (у>0), знак «—» к нижней (у<0). На основе этой формулы получают формулы Аккерета для коэффициентов подъёмной силы и волнового сопротивления.
Для трансзвукового обтекания тонкого профиля характерно распространение возмущений на большое расстояние по нормали к набегающему потоку, а также увеличение по порядку величины коэффициента давления (ср (∞ τ)2/3). Т. п. т. при трансзвуковых скоростях является нелинейной. Нелинейное уравнение для потенциала скорости возмущающего движения относится к смешанному эллиптико-гиперболическому типу:
где — трансзвуковой параметр подобия, (γ) — показатель адиабаты. При М(∞)> >1 необходимо учитывать завихренность течения около профиля и вместо уравнения для потенциала использовать полные Эйлера уравнения; в результате учёта характерных для гиперзвукового обтекания оценок порядков величин приходим к нелинейной теории малых возмущений (см. Гиперзвуковое течение).
Источник: Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.
