4 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 10

Ф. Степанчука приведены на рис. 6-33 для сопел с различным параметром 1» и для разных углов раствора. В режимах первой группы (а,( а,) величина (а практически не меняется. В третьей группе режимов, когда система скачков входит в расширяющуюся часть сопла, величина »ри падает в связи с появлением значительных волновых и вихревых потерь.

Минимальное значение (р Я резко уменьшается с ростом 1,. Этот результат объясняется большей интенсивностью скачков и увеличением потерь в диффузоре за скачками в соплах с большим 7». Для углов т, = !2о †: 24о характеристики сопел совпадают. Дальнейшее увеличение Т, ведет к резкому снижению саи для третьей группы режимов, При т,=48о на кривой р появляются два максимума, первый из которых соответствует расчетному режиму, а второй — режиму работы сопла, как обычного суживающегося (рис. 6-33). Это означает, что при больших т, отрыв потока на режимах, соответствующих третьей группе, происходит вблизи критического сечения. Опыты подтвердили, что значение е,, при котором в расширяющейся части образуется отрыв, существенно зависит от угла раствора и растет с увеличением Т,.

Таким образом, в соплах с углами раствора Т, ) 5 †: 8о на режимах третьей группы возникает сложная система скачков. В соответствии с данными опыта чаще всего эта система может быть аппроксимирована двумя пересекающимися на оси косыми или коническими скачками. В этом случае для расчета третьей группы режимов работы сопла необходимо знать угол косого скачка в зависимости от е ~е ~ е, . При больших углах раствора, когда поток за скачком отрывается, можно принять, что р„ = р„. По Ра известным значениям М„, и —,- нетрудно найти угол скачРск ков р. Если отрыва за скачком не образуется, то задача может быть решена только подбором.

пересекающиеся не на оси струи, а в области, лежащей ближе к кромке А. По этой причине нарушается симметричность спектра истечения и струя отклоняется от оси сопла. Волны разрежения отражаются от границы в и 8-7. СВЕРХЗВУКОВОЕ СОВЛО С КОСЫМ СРЕЗОМ При расчетном режиме истечение из сверхзвукового сопла с косым срезом происходит с небольшими изменениями спектра потока. Эти изменения обусловлены влиянием пограничного слоя на стенке косого среза КА (рис. 6-34). При нерасчетном режиме, когда давление среды р, меньше расчетного (режим 1), дополнительное расширение струи происходит в косом срезе или за его пределами.

Если угол первой характеристики меньше угла косого среза тр, то расширение потока происходит за пределами косого среза (рис. 6-34,а), В этом случае кромки сопла А и А~ создают стационарные волны разрежения, 378 и, и д) Рис. б-34. Схемы спектров струи за соплом с косым срезом. струи, как волны сжатия (ВСО, и В,С,В), пересекающиеся вблизи противоположной границы. В зонах струи 2, примыкающих к границе, давление равно внешнему давлению р„в зоне 3 (за пересечением волн разрежения) давление пониженное, а в зоне 4 — повышенное, равное давлению в косом срезе сопла рь При пересечении несимметрично расположенной системы волн углы отклонения ливий тока меняются от сечения к сечению.

Соответственно меняется и средний угол отклонения струи. Если первая волна разрежения из точки А частично или полностью лежит в пределах косого среза, то характер течения меняется (рис 6-34,6). Отраженная от стенки косого среза (чэстично или полностью) волна разрежения приводит к понижению давления, и у кромки А давление оказывается меньшим, чем р . В результате в точке А образуется косой скачок уплотнения; система волн изменяется и углы отклонения будут уже другими, по сравнению с первым случаем В косом скачке АР линии тока отклоняются по часовой стрелке, поэтому средний угол отклонения струи несколько увеличивается. Такой характер истечения будет иметь место в том случае, когда угол косого среза 1 ~р с" агс ьйп —. м,' Для второй группы режимов (давление среды выше расчетного) на кромках А и А1 возникают косые скачки (рис 6-34,э), пересекающиеся за косым срезом, если угол р1 скачка из точки А1 меньше угла косого среза <р.

Точка пересечения скачков В лежит у верхней границы струи. Поток отклоняется от оси струи, проходя несимметричную систему скачков и отраженных волн разрежения, причем поворот потока происходит в противоположном первому случаю направлении. Заметим, что для первой группы режимов (ра<рг), поворот струи происходит относительно точки А, а при р,)р1 (вторая группа режимов) струя поворачивается относительно точки Аг. Углы отклонения линий тока, а следовательно, и всей струи меняются вдоль потока, так же как и в первом случае, благодаря влиянию отраженных волн, Если 4~<р1 (рис.

6-34,г), то первый косой скачок лежит и пределах косого среза, В отраженном скачке НВ, давление увеличивается до значения, большего, чем р,. В результате на участке НА и в области КВАКВ, давление повышенное. Из точек А и В1 распространяются волны разрежения АСгР1 н В1ВС. В зонах 2 устанавливается давление р,.

В зоне 4 давление равно рь а в зоне Б (за пересечением отраженных волн сжатия) давление вновь повышается. Далее процесс повторяется. Легко заметить, что средний угол отклонения струи в этом случае может увеличиться. При дальнейшем повышении противодавления скачок А1Н будет поворачиваться к сечению А1К При некотором значении р,=р'1з нормальное отражение скачка А1Н становится невозможным„так как скорость за первичным скачком близка к скорости звука. Скачок принимает форму Х-образного скачка Рнс.

бэб. Спектр потока за соплом Лаззлк с косым срезом (волна разреженнн з пределах косого среза). А,НВ, (рис. 6-34,д), и в косом срезе у стенки НА образуется отрыв струи. Если р,=р1з, то мостообразный скачок располагается в сечении сопла А1Н1 и спектр струи почти не отличается от рассмотренного выше для сопла с прямым срезом. Расчет спектра н определение среднего угла отклонения на выходе из сопла с косым срезом могут быть произведены методом характеристик (режимы 1) в комбинации с методом ударных поляр, если р,>р, (режимы Н). Приближенную оценку углов отклонения можно осуществить и более простыми способами, изложенными в гл.

8„с помощью уравнений неразрывности зголичества движения и энергии. Опыты подтверждают рассмотренные вы~ше спектры ! истечения из сопла Лаваля с косым срезом. На рис 6-35 отчетливо виден волновой спектр струи за косым срезом, Заметим, что отклонение струи в косом срезе вызывает изменение реактивной силы, расчет которой должен быть произведен ио измененной формуле с учетом отклонения потока. ГЛАВА СЕДЬМАЯ ДВИЖЕНИЕ ГАЗА В ДИФФУЗОРАХ.

СТУПЕНЬ ЭЖЕКТОРА 7-1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАСЧЕТ ДИФФУЗОРОВ В диффузорах происходит преобразование кинетической энергии потока в энергию давления. Уравнения одномерного течения (гл. 2) показывают, что такой процесс при дозвуковых скоростях можно осуществить н трубе с увеличивающимся вдоль потока сечением. Течение газа в диффузоре характеризуется 'положительными градиента~ми давления, наличие которых создает условия для интенсивного нарастания пограничного слоя и е ряде случаев отрыва потока от стенок. Влияние положительного градиента давления на структуру пограничного слоя было подробно рассмотрено .в 3 5-11, Гра~фики на рнс.

5-29 и 5-30 показывают, что с увеличением положительного градиента давления (параметр Г<0) резко возрастает толщина потери импульса б'е и уменьшается наполнение профиля скорости у стенки. При значительных градиентах давления в длффузоре может возникнуть отрыв (гл. 5). В этом случае потери энергии резко возрастают и диффузор не обеспечивает заданного повышения давления, Основная задача расчета сводится к установлению оптимальной формы диффузора, соответствующей безотрывному течению и минимуму потерь энергии при заданных режимных, параметрах (чнслах Ке и М) и условиях на входе '.

С этой целью ~выбирается такая эпюра распределения давлений по диффузору, который дает наименее интенсивный рост толщины потери импульса к выходному сеченнго н не приводит к отрыву слоя нли смешает отрыв к выходному сечению,,Подобная задача может быть решена путем вариантных расчетов пограничного слоя методами, изложенными в гл.

5. Выбрав рациональное распределение давлений, нетрудно рассчитать проходные сечения, установить фор' Имеются в внду длина, форма н шероховатость стенок вхолного учаспга д~нффуаора, начальная степень турбулентности попона, распрнделенне скоростей по сеченню н пр, 382 арл ф= — ', д о ч (7-3) 383 му диффузора и определить Величину потерь в нем. В случае, когда форма диффузора является заданной, распределение давлений по оси рассчитывается по методу канала (3 3-5). В практике расчетов принято потери энергии в диффузорах рассматривать как сумму двух составляющих: потерь на трение в пограничном слое С,р и потерь расширения ьр.