Турбулентный след

область возмущённого турбулентного течения на больших расстояниях за телом, движущимся в жидкой или газообразной среде (см. След аэродинамический). При исследовании Т. С. Обычно пренебрегают молекулярной вязкостью по сравнению с турбулентной (свободная турбулентность) и рассматривают две области. Ближний (на расстояниях х порядка характерного размера L тела) и дальний (x > > L) Т. С.В ближнем Т. С. Все газодинамические переменные сильно возмущены, структура течения очень сложна и существенным образом зависит от формы тела, поэтому ближний Т. С. Изучается, как правило, экспериментально. В дальнем Т. С. Движение среды является изобарическим, а возмущённое течение обладает постоянным импульсом I, который определяется вектором R аэродинамических сил, приложенных к обтекаемой поверхности тела.

Связь между векторами I и R устанавливается на основе количества движения уравнений. Для описания возмущённого течения обычно используются уравнения турбулентного пограничного слоя с привлечением полуэмпирической модели турбулентности Прандтля.Наиболее просто решается задача для тела, обладающего нулевой подъёмной силой и движущегося с постоянной скоростью V(∞) в несжимаемой жидкости. В связанной с телом системе координат задача стационарна. Если ввести возмущение скоростиu1 = (υ∞) — u,которое в Т. С. Является малой величиной, и ограничиться учётом членов первого порядка малости, то в рамках уравнений Прандтля задача сводится к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения (автомодельное решение, см.

Автомодельное течение). Здесь и — проекция вектора скорости на ось х, параллельную вектору скорости набегающего потока. Анализ показывает, что максимум возмущения скорости и1т, имеющий место на оси следа, и ширина следа 2(δ) медленно изменяются в продольном направлении. И1т(∞)x—½, (δ∞)x—½ для плоского течения и и1т(∞)x—2/3, (δ∞)x—1/3 для осесимметричного течения. Аналогичным образом исследуется Т. С. За телом с отличной от нуля подъёмной силой, а также при движении тела в сжимаемой среде с учётом диффузии энергии и примеси. Результаты анализа также указывают на медленное изменение характеристик возмущённого течения в продольном направлении. Этими относительно слабыми диффузионными процессами объясняется существование за движущимся телом протяжённого следа, который несёт в себе достаточно обширную информацию о самом движущемся теле.

Этот след, например, хорошо виден за самолётом при его полёте на больших высотах благодаря конденсации водяного пара на примесях (продуктах сгорания топлива)..