Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Донное давление при этом повышается. Максимальное увеличение донного давления Ьр наблюдается при значении параметра г7з!Р, близком к диаметру "горла". Его можно определить по формуле, предложенной в работе [8[: с~„= 0.8(1 — ~р/33.2)., где ~р — - угол (в градусах) поворота внешнего потока у кромки донного среза. Действительно,при С - 0.5 о значение у,измеренное по фотографиям, составляет 3 †: 4' и, следовательно, о, = 0.7 †: 0.72,что близко к значению параметра 0~ /Р = 0.6 —: 0.8, при котором достигается максимальный рост донного давления (см. рис. 3).
При дальнейшем увеличении параметра Аз!Р значение р уменьшается, что связано с ухудшением условий смешения вдуваемой и циркулирующей в зоне отрыва массы газа. Влияние расположения системы отверстий на снижение донного сопротивления модели иллюстрирует рис. 3, б. Представленные здесь данные согласуются с результатами измерения донного давления [см. рис. 3, а). Максимальное снижение донного сопротивления реализуется при С > 0.5 Я и составляет 65 тэ 70% донного сопротивления при отсутствии вдува.
2. Исследовано также влияние вдува продуктов сгорания ПС через щелевые [модели МР-3 и МР-5) и дискретные отверстия [МР-4) в цилиндрической и конических поверхностях донных насадков, закрепленных на донном торце модели. Влияние конструктивных элементов [донных державок, стержней, конусов и др.), находящихся в донной части тел вращения и обдуваемых потоком воздуха, достаточно подробно исследовано в [8 -10]. 9.3) Тенломаееонодоод о ближнем следе тела вращении 513 В частности, в этих работах показано, что присутствие цилиндрического стержня или каких-либо других конструктивных элементов в донной части изменяет условия течения как в ближнем следе, так и вне его, а следовательно,и донное давление.
С учетом этого в настоящей работе исследовано влияние вдува продуктов сгорания ПС из насадков, расположенных за донным срезом тела вращения, для случаев, когда их влияние на структуру течения в ближнем следе либо мало, либо отсутствует. Лонный насадок МР-5 (см. рис. 2) использован для проверки эффективности тепломассоподвода с целью снижения донного сопротивления за счет воздействия его на пограничный слой перед донным торцом. Вдув проводился по нормали к цилиндрической поверхности элемента и частично непосредственно в ближний след вблизи кромки донного среза (за счет смещения задней кромки отверстий к центру донного среза модели МР-5). В качестве источника рабочего тела в ЛГГ использованы составы с калорийностью (~т = 24.0 и 26.6 МЛж/кг. Получено, что при относительном расходе продуктов сгорания С = 0.27% уменьшение донного сопротивления составляет 35 %в.
Применение конструктивных элементов, реализующих вдув продуктов сгорания под углом к невозмущенному потоку (модель МР-З, МП-4), обеспечило более активное воздействие тепломассоподвода на слой смешения в ближнем следе. В этой серии экспериментов использованы составы с Ят = 16.2 и 21 МДж/кг. Из трех рассмотренных конструктивных схем вдува наиболее предпочтительны модели ~ау С рв, Т ° МП-3 и МР-4 (рис. 4) со вдувом под углом к набегаквщему по- ф току. Постигнутый уровень сни- 05 жения донного сопротивления для этих моделей приморно одинаков и составляет — 90 % от исходного. Вдув ПС в пограничный слой $ в* перед донным срезом с помощью 0 0.5 1.0 б7.10 конструктивного элемента МП- 5 оказался менее эффективным рис.
4, Зависимость относительснижение донного сопротивления ного донного давления и лонного составляет 50 —: 55% от исходно- сопротивления от расхода С для го при С > 0.6%. Это меньше, разных конструктивных схем вдува чем по схемам МП-3 и МП-4, но лри М = 3: 1 МВ-З, 2 — Мрь4, на 20 —; 25% выше по сравнению 3 М11-5, ° рв, * Св7С„о со вдувом через круглое отвер- С1ПСл (круглое отверстие) стив (при тех же условиях). Отметим, что эффективность вдува по схеме МР-5 примерно такая же, как и при вдуве через серию отверстий, расположенных на расстоянии 41/В > 0.8. 514 А. Ж.
Главолвв, А. Ж. Зубков, Л.Я. Сухановская ~Гл. 3. Воздействие вдува продуктов сгорания ПС на разные области ближнего следа исследовалось с использованием моделой МР-1 и МР-2. В экспериментах варьировались параметры с1/Р и 1/Р длина цилиндрического насадка). Вдув продуктов сгорания проводился либо через торец выступающей части, либо через серию отверстий на цилиндрической поверхности донного насадка. Эта серия экспериментов проведена при числе Маха М = 1.64 —: 1.7 на модели диаметром Р = 45мм (см.
рис, 1), в донной части которой располагались цилиндрические стержни диаметром 16 и 22.5 ми ЩР = 0.37 и 0.5 соответственно). Относительная длина стержней менялась от 0.56 до 1.22 при с1/Р = 0.37 и от 0.19 до 0.44 при А/Р = 0.5. Вдув продуктов сгорания в донную область осуществлялся за счет горения ПС с калорийностью От = 21 —: 25 ввллвж/кг. Результаты экспериментов приведены на рис. 5. Видно, что относительные размеры я'я !.00 0.75 0.50 0 0.5 1.0 / //) О.З 0.2 0.1 0 0.5 1.0 /у/) Рис. б.
Влияние расположения источника тепломассоподвола в ближнем следе на данное давление 1а) и относительное уменьшение донного сопротивления (б) при М = 1.64 —; 1,7; о --. без горения; с горением, С = 0.8 еэ 1.2%; ° с1/Р = 0.37, .' ф/Р = 0.5, в комбинированный вдув при 1/Р = 0.8 насадков в исследованном диапазоне их изменения не оказывают заметного влияния на донное давление на торце тела вращения.
Это подтверждается также оценками геометрических характеристик ближнего следа, рассчитанными в соответствии с ~7). С другой стороны, вдув продуктов сгорания в различные области ближнего следа существенно воздействует на донное давление и донное сопротивление. Обе зависимости имеют немонотонный характер. Отмечаются два максимума давления; при 1/Р вв 0.2 и 1/Р— 1.1. Значение относительного давления в обоих случаях одинаково и составляет р„0.95. Закономернос- Тенломассонодоод о ближнем следе тела вращении 515 9.3) ти изменения донного сопротивления полностью соответствует изменению донного давления. Значения С„для указанных значений 1(Р приблизительно в 1.5 —: 1.7 раза ниже исходного.
При с1(Р = 0.5 и 1(Р = 0 —: 0.4 снижение донного сопротивления и повышение давления практически не зависят от способа вдува (перпендикулярно или по направлению набегающего потока). 4. Проведена серия экспериментов с использованием комбинированного способа вдува продуктов неполного сгорания ПС в донную область. Техническая реализация такого способа вдува осуществлена за счет постановки на модель конструктивного элемента (см.
рис. 5, б), представляющего комбинацию усеченного конуса и цилиндрического наконечника. Вдув продуктов сгорания в донную область проводился через восемь отверстий диаметром 5мм, расположенных на конической поверхности, и через отверстие диаметром 13мм в торце цилиндрического стержня. Результаты измерений показали, что в этом случае донное давление увеличивается до значения р„ = 0.98 (Са/С = 0.12). Это выше, чем при использовании только цилиндрических стержней (см. рис.
5). Для объяснения полученных результатов был выполнен анализ волновой структуры потока в области ближнего следа при разных режимах обтекания, основанный на компьютерной обработке данных видеосъемки. Обнаружено, что с уменьшением значения 1(Р уменьшается характерный поперечный размер ближнего следа, а следовательно, и уровень донного давления. Аналогичные изменения волновой структуры (в данном случае видимых границ ближнего следа) отмечены и при вдуве продуктов горения ПС через отверстие в торце цилиндрического стержня с с17Р = 0.37.
Как указывалось выше, при 1(Р = 1.1 наблюдается максимум донного давления (р„= 0.95). Это можно объяснить непосредственным воздействием струи продуктов горения ПС на область сжатия (" горло" ) оторвавшегося от кромки донного среза набегающего потока. Лействительно, используя соответствующие соотношения из ~8, 11) для длины ближнего следа 1о н расстояния Хо от торца цилиндрического стержня (через который проводится вдув) до скачка, замыкающего первую "бочку" истекающей нерасчетной струи, получим 1е = 1.7.
Расчет проведен по формуле 1о = 0.035Мз — 0.415М1+ 2.3, а Хв( = 0.4 согласно выРажению Х В нем г„- - радиус отверстия вдува, ма - отношение удельных теплоемкостей продуктов сгорания, М, . число Маха вдуваемой струи, п норасчетность струи . Учтя, что при 1 — 1.1 достигается максимум донного давления, найдем относительное расстояние от торца донного среза до диска Маха - размер первой "бочки" вдуваемой струи 1+ Хо = 1.1+ 0.4 - 1.5. Как следует из проведенных ранее оце- 516 А. И. Главолвв, А. И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
