4 (1014111), страница 8
Текст из файла (страница 8)
и ы хмн Ы ХО х а:» О О.Д. о О ы ы»ыы' хс»ых ЫОЫО ы ы о«ыоы ЫО В О.» '. Ы О. ОО Ь х аи О ь«»Я ~~О и ~с «» и ы (' ы х М О ав О Ы в хо ОЕ Во ОО ОО оа О Н аы О О а О а « 'О !3 Н -М о ы О « О и в о о « По данным Асвуда и Кросса, 362 ния р, или противодавления р,. Этот результат объясняется влиянием числа Рейнольдса при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем.
Графики на ~рис. 6-24,а показывают ', что положение , системы скачков сопла зависит от основного геометри- Аи к,о ьаг а ~ г г е г Рис. 6-2З. Распределение давлений в сопле Лаваля при различных режимах н угле раствора т = 1З', Р~ ческого параметра(,= — „' и угла раствора у,» С увеличением у, система скачков при том же отношении давлений е, смешается к минимальному сечению. Относительное давление за скачком а „ не зависит м от (о (кривая 1 на рис, 6-24,н) (точки при разных у, ложатся на одну кривую).
Изменение положения скачка в зависимости от расчетного перепада давлений в сопле а, (или, что то же, от 1,) и отношения давлений в выходном сечении (1т,) и окружающей среде (и,) подтверждают графики на рис. 6-24,б. Вместе с тем опыты подтвердили, что на режимах, соответствующих расположению скачков в выходном сечении в о О О х о « О О Ы и О 'Ы О » х О в о О О О О О Х н 3 о «» й х О Н И » Р. о О О О О ы х О О О к О О и О О ы «» ЬО б1 а3 г1 364 Рнс.
6-25. Спектры потока в плоском сверхэвуковом сопле пои нерасчетиых условиих. Параметры расчетного режима еы — 0,052; Мы —- 2,57; угол раствора сопла т,= 19'ч1У. в — чи — а.ыв: 6 — чи — — аа!а; ч — еи — Оаеп а- чи — — О.сев. СопЛа, Лавленйе Ь этом сечении (и скорость перед скачком не зависит от угла раствора у, (кривая 2 на рис. 6-24,в) Отношение давлений а, = ~' отличается от расчетного Рч только на величину, характеризующую потери на трение. Последовательное развитие спектра в плоском сопле с углом раствора расширяющейся части у, =19о4(У показано на рис.
6-25. При давлении в среде р, ~р, Р, (третья и вторая группы режимов) внутри сопла возникает 1 а ю 4 ыг Рис. 6-26. Диаграмма нерасчетных режимов сопла Лапали (по Б. я. Шумюкому). система скачков. Замыкающим зту систему является скачок малой кривизны (рис.
6-25,а), за которым скорость дозвуковая. На некоторых режимах обнаруживаются колебательные движения струи за точкой отрыва (рис. 6-25,б). С понижением давления среды р„скачки продвигаются от критического к выходному сечению; при некотором давлении внутри сопла образуется система пересекающихся косых скачков (рис. 6-25,в), которая с понижением давления среды перемещается к выходному сечению сопла и выходит в струю (рис.
6-25,г). Режим работы плоского сверхзвукового сопла без учета влияния пограничного слои можно определить с помощью диаграммы, построенной В. Я. Шумяцким (рис. 6-26). Ло вертикальной оси здесь отложено относительное давление, а по горизонтальной †расчетн число М, для сопла. Если Ро известны отношение давлений в =- — и расчетное чиса Р ла М„то, пользуясь диаграммой, можно установить, на каком режиме будет работать данное сопло. Кривая А соответствует расчетным значениям Р' . Точки, Ра лежащие ниже этой кривой, относятся к режимам первой группы, когда на срезе сопла образуются волны разрежения. Кривая В соответствует предельному случаю двух пересекающихся скачков [формула (6-36)[.
Между кривыми А и Б располагается область режимов с косыми скачками па срезе сопла. Кривая В отвечает случаю предельного отношения давлений за первым косым скачком [формула (6-37)[. Области между кривыми Б и В соответствуют режимы с мостообразным скачком на срезе. Кривая Г соответствует прямому скачку в выходном сечении сопла [формула (6-35)]. Режимы с криволинейным скачком располагаются в области между кривыми В и Г.
Выше кривой Г находится область прямых скачков внутри сопла. Верхней границей этой области служит кривая Д, а нижней †крив Г. ЗначеРо ния —, соответствующие кривой Д, определяют режимы, Ро при которых скачки в сопле исчезают (прямой скачок перемещается в минимальное сечение сопла, где Мг 1). Диаграмма на рнс. 6-26 построена в предположении, что поток в сопле и струе плоский и симметричный и течение безотрывное. Результаты опытов, приведенные на рис. 6-24,0, показывают, что отношение давлений, соответствующее положению скачка в выходном сечении сопла, с удовлетворительной точностью можно определить по формуле е1г 0,4+ агг Потери энергии в плоских соплах Лаваля при различных режимах можно оценить по рис.
6-27. Здесь пунктиром нанесены коэффициенты волновых потерь в скачках уплотнения и коэффициенты потерь на расширяющемся участке сопла Кривые показывагот, что на 366 0,0 о,» О,г О О,! 0,0 Огз 0,4 0,0 0,0 0,7 0,0 Рис. Ь27 Потери энергии в плоеном сопле Лаваля прн различных режимах — — опытные правые, — — — воановые погерн (рас гег~ н потери в расюн.
ряюпггасв аасгн режимах третьей группы, когда скачки располагаются вблизи минимального сечения, основное значение приобретают потери в диффузоре за скачком (потери трения и вследствие отрыва). 6-6 КОНИЧЕСКИЕ СОПЛА ЛАВАЛЯ В НЕРАСЧЕТНЫХ УСЛОВИЯХ. РЕАКТИВНАЯ СИЛА Истечение из осесимметричного сопла при расчетном и нерасчетном режимах обладает рядом особенностей ' Рассмотрим вначале результаты опытного изучения спектра потока за соплом при истечении в среду с пониженным давлением (первая группа режимов). На кромке выходного сечения ААг (рис 6-28,а) образуется коническая волна разрежения, и давление падает от рг до р,.
В ядре струи давление снижается до меньшего значения. В результате возникает поперечный градиент давления, направленный внутрь струи, Расширение потока в конической волне разрежения приводит к отклонению линии тока от осн и вызывает соответствующую деформацию внешней границы на участке АР, На участке ЙС граница струи под влиянием разности ' Частично эти вопросы — затронуты в 6 6-2 З67 Ют а) б) Рис. 6-28 Схемы спек тров струи аа коническим соплом при раалич- ных режимах.
давлений (давление среды более высокое) деформир ется в противоположном направлении — струя сжимается (оис. 6-28,а). Все слабые волны, отходящие от г ац, о разуют с ней одинаковый угол (давления, и от граскорости и температуры во всех точках границы одинаковы). При атом характеристики сходятся к осн струи. Как известно, сходящиеся характеристики образуют криволиней|ный скачок. В случае осеси~мметричной струи такой скачок имеет форму поверхности вращения с криволинейной образующей. Скачок АВВ,А, (рис.
6-28,а) может зарождаться не у выходной кромки сопла, а в ядре струи, на некотором рассто~янии от ее границы, При значительном отклонении режима от расчетного (р,~р~) скачок отходит непосредственно от кромки сопла. На оси струи возникает прямой скачок ВВ„ ,за которым скорость потока становится дозвуковой.
Следовательно, при пониженном давлении за соплом в атом случае возникает мостообразный скачок. Криволинейный скачок СВВ,С, во внешней сверхзвуковой области является продолжением скачка АВВ,Аь Струи суживается до того сечения, где скачок СВВ,С, выходит на поверхность струи, и отражается в форме волны разрежения. Далее струя вновь разбухает. От ее границы обиходит звуковые волны, пересекающиеся в ядре струи. В результате здесь образуется конический скачок ЕЕ,ЕЕь замыкающий волну разрежения СЕЕ~С~ и выходящий на поверхность струи в точках Е н Ео По мере повышения давления среды система скачков на выходе из сопла меняется мало и при расчетном режиме за выходным сечением сохраняются два осесимметричпых криволинейных скачка (рис, 6-28,б).
При дальнейшем возрастании давления среды (вторая группа режимов) форма границы струи меняется. За первым скачком линии тока отклоняются от оси струи (рис. 6-28,в). Таким образом, для конического сопла первая группа режимов непрерывно переходит во вторую без существенных качественных изменений спектра течения внутри струи. В отличие от плоского сопла в коническом сопле при всех режимах в струе возникают скачки. Если угол раствора сопла невелик, то в расчетном режиме отсутствуют внутренний прямой скачок и дозвуковое ядро. При повышенном противодавлении среды система скачков вновь перестраивается: два конических скачка соединяются прямым скачком, и внутренняя часть струи становится дозвуковой. Повышение противодавления приводит к расширению дозвуковой области и соответственно к сужению внешнего сверхзвукового течения (рис. 6-28,г). В втой группе режимов осесимметричная струя также имеет ряд особенностей.
Криво- Зо9 линейные скачки АВ и А~В1 разветвляются в точках В и Вь образуя уже известную мостообразную систему. В области 3 устанавливается повышенное давление и в сечении СС, скачок ВСВ,С, отражается в виде волны разрежения Однако в этом случае отраженные характеристики являются криволинейными Характеристики, отходящие от свободных границ СР и С,Р1, пересекаются. В результате, как и в случае, показанном на рис. 6-28,а, волна разрежения из точек С и С, замыкается скачком СВ (С,Р,). На участке правее второго прямого скачка, расположенного на оси, поток ускоряется и становится сверхзвуковым. Далее процесс повторяется. Дозвуковое ядро струи обнаруживается при всех режимах, отличных от расчетного Однако, иак и во всех разобранных выше случаях, протяженность дозвукового ядра невелика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
