Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Результаты опытов изображены на рис. 6 в виде зависимости уменьшения уровня шума ЬЬ от степени понижения давления в сопле кз для разных способов шумоглушення: 1 — механический шумоглушителгй 2 и 3 вдув на выходе эжектора, соответственно, при кз = 4 и и = 7; 4 и 5 вдув на срезе сверхзвукового сопла, соответственно, при кя — — 4 и из = 7; штриховая линия соответствует данным работы ~4) для соплового устройства самолета "Конкорд".
Измерения звукового давления производились на расстоянии 3.6м от среза сопла при О = 30'. В опытах с вдувом использовалось шесть насадков с диаметром выходного сечения 4 мм. Пиаметр сопла эжектора был равен 150 мм. Воздействие на шум струи при вдуве на срезе центрального сопла для значений и1 < 3.5 более эффективно. Это связано, по-видимому, с ббльшим относительным расходом вдуваемого воздуха и с внесением в этом случае ббльших возмущений в поток.
После запирания эжектора (я1 > 3.5), когда расход воздуха через центральное сопло становится практически равным расходу воздуха на выходе эжекторного сопла, эффективность вдува в обоих случаях примерно одинакова и начинает заметно уменьшаться с ростом яы Уменьшение определяемого в опытах влияния вдува на шум струи с ростом и1 (при и1 > 3.5) отмечено и при использовании убирающегося механического шумоглушителя на двигателе самолета "Конкорд'. Эффективность механического шумоглушителя практически для всех значений яз оказалась ниже эффективности струйного шумоглушителя при из = 7 (см, рис, 6).
8.2) Исследооание характеристик струйного иеумоглутителн 477 о го 1о Риг. 7 Заканчивая изложение результатов акустических исследований, остановимся на сопоставлении механического и струйного воздействия на струю. С этой целью был проведен специальный опыт на модели сопла диаметром 120мм, когда на его срезе устанавливались вдвигаемые в поток шесть металлических стержней диаметром 4.иоь На рис. 7 сравниваются результаты влияния этих стержней на величину звукового давления на разных удалениях от среза сопла 1 при О = 30' с влиянием струйного шумоглушителя при яг — — 4 и диаметре насадков 4мм. Опыты проводились при хз = 2.2. По оси абсцисс отложено относительное удаление ~а = //гг, где 11 диаметр сопла, по оси ординат .. уменыпение измеряемого уровня шума ЬЬ, сплошной линией нанесены результаты измерений, полученные для струйного шумоглушителя, штриховой для вдвигаемых в струю стержней.
Стержни вдвигались в струю изнутри; 1 соответствует вдвигу на полный радиус, 2 на 2/3, 3 на 1/3 радиуса. Видно, что воздействие стержней и вдуваемых струй на акустические характеристики сходно. Кроме того, результаты этих опытов показывают, что существенное уменьшение уровня шума обнаруживается только на достаточно больших удалениях от струи и тем больше, чем сильнее применяемые средства возмущают поток, вытекающий из сопла. Это, в свою очередь, говорит о том, что воздействие рассмотренных шумоглушащих устройств на шум, излучаемый струей, определяется не локальными изменениями характеристик течения, а трансформацией струи в целом.
Анализу этого явления были посвящены специальные опыты, в которых определялось изменение газодинамических характеристик струи под воздействием вдува. Влияние вдува на структуру турбулентной струи изучалось на модели сужающегося сопла диаметром 20 мм. При этом внутренний диаметр насадков, .через которые осуществлялся вдув, составлял 1 леле. Шесть насадков были расположены равномерно по окружности, вдув (Гл. 478 С. Ю.
Краеиенинниноа, Л.И. Соркин и др. 1.0 0.8 0.6 0.4 16 Рис. 8 осуществлялся по нормали к оси струи непосредственно у среза сопла. Измерения проводились при фиксированных я1 и т; = Т„,)Т„. В основных опытах давление вдуваемого газа соответствовало яа = 3. Содержание экспериментов сводилось к определению полей избыточного давления торможения езр = р, — р, и избыточной температуры торможения 1 = Т, — Т, в разных поперечных сечениях струи в диа; назоне расстояний от среза сопла 8 < хо < 16, где х' = х)Р, х расстояние вдоль оси струи. В стандартных опытах в каждом поперечном сечении полное давление и температура определялись в 50-60 точках с интервалом между ними в 1 жм.
По измерениям р(г) и 1(г) (г — — расстояние, отсчитываемое по нормали к оси струи) рассчитыва; лись распределения скорости и температуры в поперечных сечениях. Специально проводенные измерения показали, что в исследованной области (хо ) 8) течение было осесимметричным н распределение его средних параметров не носило следов влияния вдуваемых струй. В опытах осуществлялось фотографирование течения с помощью прибора Тэплера. Визуально наблюдалось, что под воздействием вдува сокращается сверхзвуковая часть струи и наблюдаемые скачки уплотнения перемешаются к срезу сопла. Об этом же говорят и измерения газодинамических параметров струи, проведенные на этой модели.
Влияние вдува на осевые параметры струи (индекс т) показано на рис. 8, где представлена зависимость величины езрео от относитель- о ного расстояния хо, отсчитываемого от среза сопла и выраженного в калибрах последнего. Здесь Ьр" = Ьрьи,1е3рз — — (р„,„, — р„) ((рм — р„); значки 1 и 3 относятся к опытам без вдува при яз — — 3.26 и т, = 1, и, соответственно, я1 = 2.05 и т1 = 1.79; 2 и 4 - к опытам с вдувом при тех же я1 и т,. Вдув интенсифицирует затухание осевых параметров струи, происходит сдвиг кривой затухания в сторону меньших значений хо, что формально можно интерпретировать как укороче- 8.2) Исследооание характеристик струйного тулеоглутителн 479 1.0 0.8 0.6 0 04 08 12 Ре Рис.
9 ние начального участка струи. Изменение длины начального участка, определенной путем экстраполяции зависимостей, аналогичных изображенным на рис. 8, показано на рис. 9. По оси абсцисс отложено отношение р = р /рз плотностей атмосферного воздуха ро и воздуха, вытекающего из сопла, рм а по оси ординат величина Х, равная отношению длины начального участка, определенной при вдуве Х к длине, определенной без вдува на том же режиме Хо.
Цифры 1 и 2 соответствуют значениям г, = 1 и т, = 1.79. Безразмерная длина начального участка Х" уменьшается под воздействием вдува тем интенсивнее, чем меньше плотность основной струи рз по сравнению с плотностью окружающей среды р,. Обнаружено, что вдув влияет на положение границ струи. В исследованном диапазоне изменения Х происходило их параллельное смещение,.что соответствовало увеличению толщины струи при вдуве на 10- 20%. Опыты показали также, что профили относительной скорости и/и„, и относительной избыточной температуры 1/1о„представленныс в виде зависимостей от г7го з, не изменяются и хорошо описываются профилем Шлихтинга [5~ (т расстояние от оси струи, га з —.
значение г, при котором ел/ел,л или 1/1„л равно 0.5). При вдуве происходит лишь изменение осевых значений параметров и и 1, а также характерной толщины струи год. Эти данные показывают, что формальная интерпретация воздействия струйного шумоглушителя как средства, сокращающего акустическую мощность струи вследствие уменьшения длины начального участка имеет определенное физическое основание. В связи с этим были проведены оценки уменьшения уровня шума, излучаемого струей по результатам измерения длины начального участка, представленным на рис. 9. Для итого использовалась методика расчета работы ~6].
Проведенные вычисления показали, что в опытах на модели сопла диаметром 20 мм снижение уровня шума должно составлять около 2 дБ. Несколько экспериментов было посвящено изучению влияния свойств вдуваемых газов на изменение параметров струи. С этой целью производидся вдув гелия, воздуха, углекислого газа и фреона-12.
При опытах измерялось распределение динамического напора С. Ю. Ирагггенинникоо, Л. И. Соркин и др. [Гл. 480 в фиксированном сечении яе = 10. Полученная разница осевых значений динамического напора в фиксированном сечении на оси струи при вдуве и без него бр = (р, — р,)е — (р„н, — р„) для разных газов (см. табл. 1), характеризует влияние их свойств на изменение параметров струи. Таблица 1(кг =204, ко=22) Эти данные показывают, что более легкий газ способствует более интенсивному затуханию параметров вдоль оси струи при одинаковом значении кз и меньшем расходе вдуваемого газа.
Указанный результат, по-видимому, связан с глубиной проникновения вдуваемых струй, что в соответствии с данными рис. 7, в значительной мере определяет эффективность гпумоглугпитсля. Как показывают исследования разных авторов [7, 8], глубина проникания 6 струи в сносящий поток пропорциональна диаметру струи д и квадратному корню из отношения скоростных напоров струи и потока: г = -" = с, др, ь г(р„ |,, где Се — 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
