Chang_t1_1972ru (1014102), страница 33
Текст из файла (страница 33)
17. Установившееся течвиив при наличии коротких направляющих лопаток, 2Н = 28' [3]. Во~соков давление Ф и г. 19. Отрыв потока перед Ф и г. 20. Нестааиоиариый рост уступом [3]. области огрыза перед уступом [3]. В симметричном потоке направляющие лопатки оказывают очень слабое влияние на течение, но, как только возникает и начинает развиваться отрыв, направляющие лопатки вызывают местное увеличение ае в соответствующих ооластях течении [фиг. 19, 20). Это оказывает некоторое восстанавливающее действие, которое невозможно в диффузоре без направляющих лопаток.
Различие между внепуним и внутренним течениями можно также объяснить из рассмотрения процесса роста области отрыва Аэродинамические характеристики обычного крылового профиля резко ухуд)лаются сразу же после возникновения сильного срыва ОтРыв туРвулгг«тного пОтокА жидкости 185 потока, а результаты, полученные Гибсоном 1301 для конического диффузора и Кохраном и Клайном [421 для двумерного диффузора, указывают на постепенное ухудшение характеристик после возникновения срыва. По-видимому, соседняя твердая стенка оказывает ограничивающее влияние на основной поток, сдерживая рост болыпих областей отрыва.
В отличие от этого при вне«пне»«обтекании область отрыва разрастается до некоторых размеров, и значительная часть поверхности профиля постоянно занята областью установившегося отрыва, причем полный срыв потока начинается з относительно фиксированном положении.
Однако при течении в каналах с болыпим отношением Ал'И', существует определенный и важный режим, при котором возникают большие области отрыва, периодически «размываемые» на значительное расстояние [31. В области отрыва не применима классическая теория пограничного слои, в которой предполагается др/ду = О. Несправедливость этого предположения обнаружил Хьюсон 1431, измеряя градиент давления вблизи отрыва. Положение точки отрыва, найденное из интегрального соотношения Кармана (гл. 11, равд.
3), находится ниже по потоку гю сравнению с более точным расчетом и не совпадает с экспериментальными данными о положении срыва [441. Поэтому расчет положения срыва в предположении о малости др!ду или при использовании интегрального соотношения Кармана дал бы весьма сомнительные результаты. 3.2.
ДВУМЕРНЫЕ ДОЗВУКОВЫЕ ДИЭВУЗОРЫ С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ СТЕНКАМИ Фокс и Клайн 1431 исследовали три различных режима течения в диффузоре с криволинейными стенками при увеличении относительного расширения (или угла 20,ФФ) и сохранении постоянными условий потока на входе, длины центральной линии и ширины входного сечения (фиг. 21). Эффективный полный угол раскрытия диффузора 2О»фф вычисляется по формуле для степени расширения диффузора, равной 1 + 2 ()У!И'«) $д Н»ф«г В данном случае режимы течения аналогичны наблюдаемым в диффузоре с прямолинейными стенками, а именно: а.
Режим плавного безотрывного течения. б. Режим отрыва переходного типа, размеры и интенсивность которого изменяются во времени. в. Режим полностью развитого отрыва. Течение в этом режиме относительно установившееся, жидкость движется вдоль стенки, на которой давление повышено. Другая часть диффузора, ограниченная стенной, на которой давление понижено, заполнена вытянутым завихренным возвратноциркуляционным течением.
ГЛАВА гу Как видно из фиг. 22, наблюдаемое начало отрыва практически не зависит от величины р, если она лгеньше или равна 30'. Пря р .= 40' значение 20,зф постепенно уменьшается при малых значениях Х!И'ь а при 50' ( р .< 90' все линии наблюдаемого на- Ф и г. 21. Геометрия диффузора с кризолиаейамми стенками и обозначения 145]. чала отрыва имеют точки максимума, соединенные пунктирной линией р — р. Эта линия представляет собой максимум расширения потока в канале с минимальным значением ЛЧИ'1 беа наблюдаемого начала отрыва для данного значения р. Вдоль линий р —. р степень расширения изменяется от 1,8 до 1,9, и так как в координатах 20аеа — Л'~'И; степень расширения возрастает слева направо, то можно несколько увеличить торможение потока, не вьшывая отрыва, путем выбора болыпих значений Л'/И'1 и соответствующего уменьшения угла раскрытия 26,ФФ для заданного угла поворота потока р.
Загиблинийа — а слева от линиир — р--характеристика диффузора с криволинейными стенками, существенно отличающая его от диффузора с прямолинейными стенками. Такое явление обусловлено, по-видимому, повышенным положительным градиентом давления на внутренней стенке криволинейного диффузора вниз по потоку от горла.
При тех же значениях отношения ЛЧ И', и угла раскрытия 20 этот положительный градиент давления по абсолютной величине будет больше в диффузоре с криволинейными стенками, чем в диффузоре с прямолинейными стенками. На фиг. 23 представлена зависимость 2Наеф отЛГ/И'„соответствующая переходу к полностью развитому отрыву (линия б — б). отвыв тггвклвнтного потока жидкости )З7 Видно, что 26ееф монотонно уменьшается с увеличением угла поворота потока.
Полностью развитый отрыв наблюдался при всех углах поворота потока р, кроме р = 10'. В диффузоре с криволинейными стенками с углом поворота потока более 30' возникало вторичное течение в виде длинного 7 Ю' ы 6 гд рв ' 12УР г а 4 а в ю м го зо 4о ю Н/Иг Ф и г. 22. Линни наблюдаемого начала отрыва (а — а) при разных углах поворота потока р в диффузоре с криволинейными стенками, с Нентраньной линией в виде дуги окружности и с линейным распределением площади поперечного сечения )чб). спирального образования независимо от глубины канала при условии, что геометрические параметры канала не выходят слишком далеко вверх аа пределы линии а, — а.
Вторичное течение ГЛАВА 1У было обнаружено при впрыскивании красителей в поток в нескольких сечениях (над дном канала). Как и в диффузорах с прямолинейными стенками, применение направляющих лопаток в диффузорах с криволинейными стенками способствует ослаблению интенсивности отрыва и сглаживанию профиля скоростей потока на выходе из диффузора. ьс зо га гвкм го 1та 1а ггд 1О В в 1,гь йь г з ч а а ш 1ь го газо ло ао Мгт44 Ф и г, 23. Линни развитого отрыва (Ь вЂ” Ь) прн разных углах поворота потока в диффуаоре с криволинейными стенками, с центральной линий в виде дуги окружности и с линейным распределением площади поперечного сечении [45). Хотя с уменьшением радиуса кривизны внутренней стенки (отношение ЛЧИ; мало, угол р велик) течение в диффузоре бьгло турбулентным, течение вдоль внутренней стенки стремилось сохраниться ламинарным. Такую же тенденцию потока сохранять ламинарный характер течения около внутренней стенки в узких изогнутых каналах без расширения обнаружил Маррис 146].
Читателям, интересующимся диффузорами, рекомендуется познакомиться с работами ~47 — 82). В них рассматриваются течения около гпероховатой поверхности, управление пограничным слоем путем отсоса или с помощью турбулизаторов, околозвуковые течения. Некоторые работы, возможно, не имеют непосредственного отно1цения к двумерным диффузорам. ОТРЫВ ТУРВУЛВПТНОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ 188 З.З.
ОПТИМАЛЬНЫЕ ДИФФУЭОРЫ Наблюдения и исследования внутреннего течения могут оказаться полезными при проектировании диффузоров, обладающих высокой эффективностью. Однако в настоящее время существуют сложные методы расчета только оптимальных двумерных диффузоров с прямолинейныии стенками. Гаугер )83] предложил метод расчета угла раскрытия диффузора, при котором происходит отрыв потока.
В атом методе используется уравнение количества движения в интегральной форме 6 о д Г д Г др р ~ м они р ) иек4/.= б ги: д* ) д ) ' дх е е На фиг. 24 показана схема днффузора. Используя уравнение неразрывности для диффузора с прямолинейными стенками, соединен ного с трубой, можно показать, что Лоерпничнетй слой дне ! не — '~ ~= — 2 — 186. дх Для определения точки отрыва потока используют разложение и в ряд Польгаузена, сохраняя только члены до третьей степени у включительно )37) и = ау -',— Ьув + су'.
Затем вычисляют Ф и г. 24. Двумериый диффувор е врявю- дииеииыми стенками )83). при вводе в диффуаор товщина пограничного неон равна половине высоты напала. Из этих двух уравнений для г1и,/е)х вычисляется угол раскрытия диффузора 2В5 при котором происходит отрыв потока. Например, для ие = 10 и'с., Ы = 0,1 м, р —.
0,1515 1О 4 мв,'с и б =-Ю2 =. =- 0,05 м 1 г иедт З/3 1д6= —.) — ') =-0,1029 или 20=11'45з'. 6500 ), 2т ~ Как отмечалось выше, метод Польгауаена применим только для определения начальной стадии неустановившегося отрыва. Поэтому метод Гаугера может применяться для расчета диффузоров, В которых не происходит отрыва потока. Однако, как указывает Шлихтинг )84), при обтекании решетки лопаток можно ожидать большей эффективности при наличии незначительного отрыва, чем при безотрывном течении.
Условия течения в решетке профилей 290 ГЛАВА !У и в диффузоре различны. До тех пор пока не будет выяснено различие этих течений в отношении отрыва потока. вопрос о преимуществе метода Гаугера для расчета оптимальных диффузоров остается открытым. Клайн и др. [85] предложили более общий метод расчета оптимальных двумерных диффузоров с прямолинейными стенками, 60 40 зо 26 ге го !о з з ! 1,5 22,5 3 4 Б 3 Ю !5 20 ЗО 40 Ь/Игг Ф и г. 25. Режимы течения в дозвуковых двумерных диффузорах с прлмолннейными стенками (85).
область полностью развитого отрыва над линией б-б; область протяженного отрыва переходного типа — между линиями а-а и б-б; область без заыетного отрыва — ниже линии о-а. Расстояние от среза дифэузора до спрямляюжей режетии 25 мм. а-а б-б А эсВ, расстояние между стенками 356 мм, сз ° ВСВ, расстояние между стенками 666 мм, Г ° ВСВ, расстояние между стенками 196 мм, ту И САМ, низкая интенсивность турбулентности, + сАм, высокая интенсивность турбулентности, САМ вЂ” Мооге 5511, 1955, стенка с гальваническим покрытием, ВС — Вг16зз, веопубликованные ланные, 1957, стенка из оргстекла тлюпита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
