Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 95
Текст из файла (страница 95)
5. Миду»а А. Неб!опе ой аггея!о рег ип ргой!о а Ъогг1о г!! аыасо Чивв1-с!»со1аге ш согтвпве !ргквои!са поп в!шшс1г!са // АГН Ассаг!. Ясй, Тапио. 1960. У. 94. № б. Р. 836 854. б. Науев Ит.1»., Ртбв!ет И.Р. Нурегвотс йок ГЬеогу. № г'а 1 опг1оп: Аслдвш. Ргевв, 1966. Ъ'.
1. Р. 398 .399. Глава 9.3 ВЛИЯНИЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБЛАСТИ ТЕПЛОМАССОПОДВОДА В БЛИяКНЕМ СЛЕДЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ НА ЕГО ДОННОЕ ДАВЛЕНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ* ) А..И'. Гавголвв, А..И. Зубков, Л.Д. Сухановская Экспериментально показано., что в ближнем следе тела вращения, обтекаемого сверхзвуковым потоком (1.15 < М < 3.1), существует ло крайней мере две области, где тепломассоподвод более эффективен, чем при использовании традиционных схем снижения донного сопротивления. Первая из них расположена на некотором расстоянии от донного среза, вторая вверх по потоку от области присоединения оторвавшегося пограничного слоя.
Воздействие тепломассоподвода на эти области примерно одинаково и приводит к повышению донного давления практически до статического давления в набегающем потоке. Исследованиями влияния тепломассоподвода в разных участках поверхности летательного аппарата на его сопротивление установлено (1 — 3), что вдув высокоэнергетических струй в донную область тела вращения приводит (по сравнению с вдувом инертных газов) к увеличению донного давлении и,как следствие,к снижению общего коэффициента сопротивления за счет уменьшения составляющей донного сопротивления. На основе результатов проведенных экспериментальных исследований при числах Маха М = 1.15 —: 3.1 определен диапазон изменения расходных.
энергетических и других параметров пиротехнических составов (ПС), обеспечивающих наибольшее снижение донного сопротивления (2, 3). Для решения практических задач важное значение имеет вопрос о влиянии конструктивных особенностей узла вдува продуктов неполного сгорания ПС на донное сопротивление тела вращения. В литературе эта проблема исследована поверхностно и только для наиболее *) ФГВ. 2000. Т. 36. Хз 4.
С. 23-30. 508 А.Ж. Гловолвв, А.Л. Зубков, Л.Л. Сухановская [Гл. простого случая -- вдува инертных газов в донную часть движущегося тела [4, 5]. Некоторые сведения о влиянии комбинированного вдува на донное сопротивление приведены в [6]. Данная работа в определенной степени восполняет пробел в предшествующих исследованиях. Основная цель работы — исследование возможностей целенаправленного регулирования донного давления н сопротивления тела вращения за счет изменения положения области тепломассоподвода в ближнем следе. Эксперименты проводились на установках Института механики МГУ [7] в диапазоне чисел Маха М = 1.15 —: 3.1 и чисел Рейнольдса Не = 2 107 —: 10в 1/м.
Для исследования влияния способов вдува продуктов неполного сгорания ПС в донную область на давление и сопротивление тела вращения испытаны модели и донные насадки, представленные на рис. 1. 9 10 Рис. 1. Схемы модели диаметром 41 = 45 мм (а) и донных цасвдков (б); 1 носовой конус, 2 текзовесы, 3 датчики давления, 4 корпус цилиндрической части, 5 пиротохничвский состав, б донный насадок, 7 --. пилон, 8 -" донный насадок М)1-1 для вдува параллельно потоку, 9 --. донный насадок М11-2 цля вцува перпендикулярно потоку, 10 и 11 донные насадки МВ-3 и МВ-4 для вдува под углом к потоку На рис.
2 приведена схема модели для измерения силы,. действующей на ее дно. Кормовая часть модели соединена с основной частью корпуса через однокомпонентные тензометрические весы. Зазор между элементами 2 и 4 допускает деформация~ силового элемента в продольном направлении. Выбранная схема позволяет измерить силу, действующую только на донную часть как при горении, так и без него. В модели использовались насадки для вдува перпендикулярно потоку 9.З) Теиломассоиодвод в ближнем следе тела вратенил 509 12.5 Вид А отв.
Рнс. 2. Схемы модели диаметром Р = ЗО мм (а), донных насадков (б) н донных шайб (в): 1 носовой конус, 2 корпус, 3 — — твнзоввсы, 4 — корпус газогенератора, б — пнротехнический состав, б " донная шайба., 7 "- донный насадок, 8 " донный насадок МР-5 для вдува в пограничный слой, 9 донный насадок МР-б для ступенчатого вдува (см. рис. Ц, в пограничный слой перед донным срезом (МР-5) и по ступенчатому закону (МР-6). Вдув в пограничный слой проводился через шесть пазов размером 10 х 10 ммз, расположенных на цилиндрической поверхности насадка диаметром 30 мм.
Ступенчатый вдув осуществлялся через девять отверстий диаметром 2 мм на торцевой поверхности модели, а также через шесть отверстий диаметром 2 мм на цилиндрическом выступе с внешним диаметром 14 мм и через отверстие диаметром 4 мм в цилиндрическом стержне. На этой модели проведена также серия экспериментов с плоскими шайбами Р-1, Р-2, Р-З, Р-4 и Р-5 (размеры указаны в таблице на рис.
2), имеющими по 18 отверстий диаметром 2 мм с центрами, расположенными на окружностях разного диаметра. 510 А. Ж. Глозолвв, А. И. Зубков, Л.Л. Сухановская ~Гл. В качестве генератора тепла и массы использованы ПС с отрицательным кислородным балансом и, как правило, на основе металлического горючего (магния). Выбор данного типа ПС обусловлен следующими соображениями: магниевые составы достаточно устойчиво горят при низком давлении окружающей среды, что является существенным фактором при исследованиях донных течений, где разрежение достаточно высокое; —. в продуктах горения образуются легковоспламеняющиеся пары магния, что создает благоприятные условия для увеличения тепловыделения за счет их дожигания в слое смешения.
В проведенных экспериментах использовано 24 марки ПС разных рецептур, которые для решения поставленных задач были объединены в группы по параметрам, определяющим эффективность воздействия вдува продуктов сгорания ПС: относительный расход С продуктов сгорания ПС и относительная калорийность Ят = С~т((срТо), где ср удельная теплоемкость при постоянном давлении, То температура торможения. Перед экспериментом образец ПС крепился внутри корпуса донного газогенератора (ДГГ) в кормовой части модели. После запуска и выхода на рабочий режим аэродинамической установки поджиг образца проводился специально разработанной системой воспламенения. В процессе эксперимента измерялись продольная сила, действующая на модель без горения ПС и с горением ПС, донное давление в трех точках на торце модели., а также статическое давление невозмущенного потока (в пяти точках) и полное давление (в трех).
Структура потока визуализировалась прибором Теплера. Проводилась кино- и видеосьемка процесса обтекания модели. Рассмотрим результаты исследования влияния рассосредоточенного по площади донного торца тепломассоподвода на величину донного давления (сопротивления). Более конкретно суть вопроса состоит в следующем: зависит ли донное давление от расположения на донном торце модели отверстий для вдува продуктов сгорания ПС. В качестве конструктивного параметра, определяющего размещение отверстий для вдува на донном торпе, взята величина в1з (см. рис.
2). Введение параметра дз обосновано по крайней мере двумя причинами. Во-первых, при обработке результатов экспериментов можно проследить влияние отношения 4/4З вплоть до значения, равного единице, что невозможно при использовании относительного диаметра фй (в1 диаметр цилиндрической насадки, 1З донного среза модели). Во-вторых, возможно сравнение полученных данных с результатами вдува через центральное отверстие с диаметром, практически совпадающим с диаметром донного торца. В данной серии экспериментов использованы ПС с незначительными (до 10%) различиями энергетических характеристик (например, параметра („1т) и содержания конденсированной фазы, что позволило сократить число определяющих параметров, обоснованных в работах [1, 2).
В рассматриваемой задаче 9.3) Тснломвссонодвод в ближнем следе тела вращению 511 основными параметрами выбраны относительный расход С = С/С, и конструктивный параметр с!з/Р, характеризующий положение места вдува на донном торце модели. Эффект воздействия тепломассоподвода на течение в донной области определялся принятыми в работах [1, 2) величинами С /С /1С, с)з/Р). ЬР, = /!С, с!с/Р), р, = /!С, с)з/Р), Здесь слрд —— (рд — ро)/ры где рл и ро донное давление при адуве и без него соответственно, рз — статическое давление потока; С и Св коэффициенты донного сопротивления соответственно без тепломассоподвода и с ним; С расход продуктов сгорания ПС: С, расход воздуха через сечение миделя. 1. Влияние конструктивного параметра дзг/Р на донное давление показано на рис.
3, а в виде зависимости Ьр = /1йз/Р, С). Лля всех использованных значений С максимум достигается при с!г/Р = = 0.6 —: 0.8. Вертикальной штриховой линией обозначены значе- 50 30 !О 0.2 0.4 0.6 0.8 61,/',О б !.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 !. 0 Рис. 3. Зависимость относительного прироста донного давления (а) и донного сопротивления Щ от конструктивного параметра дз/Р при разных значениях расхода С пля М = 3; ! С = 0.75 лл 0.93%, 2 С = 0.42 лс 0.5%в, 3 — С = 0.26 лл —: 0.33%, 4 — С = 0.19 сь 0.23%, 6 С = 0.14лл 0.16 %, 6 †.- круглое отверстие А.Л. Глаэолев, А.74. Зубков, Л.Л.
Сухановская [Гл. ния Ьря при вдуве через центральное круглое отверстие. Расходные характеристики в обоих случаях одинаковы. Видно, что для каждого значения С вдув через серию отверстий более эффективен, чем через круглое отверстие. Увеличение параметра <К 7Р приводит к росту Ьр . Эти изменения донного давления объясняются воздействием вдуваемой массы на вязкий слой смешения и величиной продольного градиента давления в районе "горла" ближнего следа [2, 8). Повышение донного давления при адуве через серию отверстий в торце донного среза по сравнению с вдувом через круглое отверстие [при условии сохранения С = сопэ1) можно объяснить более интенсивным смешением газа, поступая>щего из области "горла" в зону рециркуляции, с продуктами неполного сгорания.
Интенсификация процесса смешения обеспечивается за счет увеличения поверхности контакта струй продуктов сгорания с циркулирующей массой газа в области отрыва. Геометрические параметры ближнего следа при этом изменяются. Эжекция вязким слоем дополнительной (за счет вдува) нагретой массы газа приводит к дополнительному тепловыделению и увеличонию массы газа, возвращаемой в отрывную область из зоны присоединения. Это вызывает уменьшение степени расширения внешнего потока и, как следствие, предельного угла отклонения внешнего потока, а также увеличение диаметра горла слсда д,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
