Аэродинамика факела Вулис Л.А. Ярин Л.П. (1014145), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для проверки соответствия чисел Струхаля, рассчитанных по приведенным формулам для кольцевой и для центральной струй, были сопоставлены опытные данные о распределении скорости вдоль оси прн одновременной турбулизации центрального н кольцевого потоков. Оказалось, что экспериментальные данные, относящиеся к одинаковым значениям В)з, и БЪ; уловлетворительно согласуются друг с другом. 1?4 Изменение скорости вдоль оси коаксиальной струи с повышенной интенсивностью начальной турбулентности центрального потока 15)25 =0,0бЗ; Я)22=0) показано на рис.
7-17. На этом же графике приведены данные измерений в струе с естественным уровнем турбулентности. Из сопоставления результатов, относящихся к различным значениям числа Струхаля, видно, что наложение низкочастотных пульсаций заметно интенсифицирует процесс турбулентного обмена. Это проявляется ли "а и, 5,5 гл 272, В в и г«хм, В .
!В ии 3,5 5,5 В В М га Ляг в 15 са «П Рпс. 7-17. Изменение скорости вдоль оси коакснальной струи с поамшеп- ной пнтенсиаиостью начальной турбулентности центрального потока Сллоеи4ая лилия-ЗЬ,=О, зн,=а; штрихаиая линия — За|=О,О53, Зи,=а, г — ВИА=- =1,5; 2 — Вы~=2; 3 — лнл~=2,5; 4 ВВВ =3 в увеличении темпа затухания скорости (росте и,„ при гп) 1) вдоль оси при всех значениях параметров гл и 512/с)ь Степень влияния начальной турбулентности на аэродинамику коаксиальяой струп существенно зависит от соотношения скоростей смешивающихся потоков. Она минимальна при достаточно больших значениях параметра лт, когда относительное значение потока импульса центральной струи мала, С уменьшением т и соответственно с относительным ростом потока импульса внутренней струи степень влияния низкочастотных пульсаций заметно возрастает.
Результаты измерений средней скорости в коаксиальной струе при турбулизации кольцевого потока (Я)т, =О, 8)22=0 063) приведены на рис. 7-18. Для сравнения на графике показаны 175 рл, 4 7 а г иу/тт Рис 7-18. Распределение скорости в коаксиальной струе при различных условиях истечения 176 данные, относящиеся к затопленной струе (ЬЬ,=0,063) и к кольцевой (ш=1,6) с естественным уровнем начальной турбулентности.
Из графика видно, что турбулизация кольцевого потока существенно влияет на распределение скорости вдоль оси. В результате интенсивного обмена с окружающей средой и соответственно более резкого затухания скорости кольцевого потока наблюдается вырождение (вплоть до полного исчезновения при малых значениях отношения да~4) характерного экстремума на зависимости и„(х). Наложение низкочастотных пульсаций на кольцевую струю усиливает турбулентный обмен на границе раздела внешнего и внутреннего потоков, вызывая тем самым изменение темпа затухания скорости вдоль оси и ослабление зависимости и„,(т).
Это наиболее отчетливо прояв.чяется при относительно низких значениях отношения с(а14, когда резко сокращается протяженность участка спутного движения. Прн одновременной турбулизации центрального и кольцевого потоков распределение скорости заметно отличается от ее распределения в струе с естественным уровнем начальной турбулентности. При 8(т|ФО и Ьйа~О изменение и (х) с качественной стороны аналогично изменению и„, при турбулизации кольцевого потока.
В обоих случаях наблюдается увеличение интенсивности затухания и и уменьшение степени влияния параметра гп при росте числа Струхаля. Полное представление о характере влияния низкочастотных пульсаций на аэродинамику коаксиальных струй дает рис. 7-18, на котором для различных условий истечения прсдставлены данные о распределении скорости в поле течения струи. Из графиков видно, что во всех случаях, т, е. при Яа~чьО и Бра=О; 8Ь=О и ЫаФО, Вас~О и 8йаФО, при повышении уровня начальной турбулентности в одной из струй илн в обеих струях наблюдается увеличение интенсивности турбулентного обмена.
Это приводит к заметному расшире. нию струйного пограничного слоя, сокращению протяженности начального и переходного участков, изменению эжекционных свойств и т, д, Характерные особенности смешения спутных струй с повышенным уровнем турбулентности могут быть выявлены по данным измерений температуры в слабонеизотермических струях -) та то — = 1). При относительно малом подогреве( — 1~ можно Т,. ) (, т не учитывать изменения плотности и полагать, что распределение температуры тождественно распределению концентрации инертной примеси.'" Последнее позволяет по характеру зависимости температуры от различных параметров судить о влиянии тех нли иных факторов на процесс турбулентного обмена. Учи- ' При равенстве турбулентного числа Льюиса единице.
177 тывая это, обратимся к результатам измерений температуры в коаксиальных струях с повышенной степенью турбулентности. Имея в виду прежде всего качественную оценку влияния режимных параметров на процесс смешения, рассмотрим в первую очередь данные о зависимости температуры в фиксированных точках на оси струи от скорости спутного потока. Отметим » 7и предварительно, что в струях »7, с повышенным уровнем турбулентности интенсивное перемешивание в окрестности й» сопла приводит к быстрому вырождению характерного 1 провала скорости на стыке » смешивающихся потоков. Это г ~ ( ~г 7» обеспечивает возможность проведения измерений в усло»» з» виях, приближающихся к иде- альному смешению однород- 1 ных потоков, и сводит к мини муму погрешности, связанные » г, ( д с неравномерностью началь- 2 3 'д ного профиля скорости.
На рис. 7-19 для ряда — — — значений А/4 и различных условий истечения (5Ь~ФО и 5Ь=О; 5Ь=О и 5(т2ФО;. 0 5)ь 4=0 и 557~0) представг , =Ф' лены данные об изменении И! » ', ~ температуры на оси струи 7 х в сечении ( — =10) в зависи- Ы мости от соотношения скоростей центрального и кольце» д» йа 12 т вого потоков. Для сравнения здесь же приведены аналогичные данные, относящиеся к истечению струй с естественным уровнем турбулентности. Из графика видно, что во всех случаях зависимость ЬТ (т) имеет характерный экстремум, соответствующий условиям минимального смешения.
При смешении струй с естественным уровнем начальной турбулентности максимуму зависимости ХТ (т) отвечают значения т, несколько меньшие единицы. Повышение уровня начальной турбулентности приводит к значительному изменению условий смешения и, следовательно, — положения максимума ЛТ (т) Примечательно,что турбулизация центрального потока вызывает смещение максимума зависимости ЬТ (7п) в область 178 в ОВ о ч Е > о о" о я 1 и с Ь о ю Е 'с > в и о ы й .> К 1 о о о ( Ф $ Е ! Ю С> к. Гтз значений и>, близких к единице, в то время как повышение уровня турбулентности кольцевого потока ведет к смещению ЛТ,>,~ в область и<<!.
Это наиболее отчетливо проявляется при больших значениях отношения о>>/о>, при которых протяженность участка спут- ного движения заметно возрастает. Отмеченные особенности смешения потоков с различной интенсивностью турбулентности, по-видимому, обусловлены взаимоналожением влияний градиентного переноса и переноса за счет собственной турбулентности и различием их зависимости от параметра и>. При одновременной турбулизации центрального и кольцевого потоков и сравнительно малых значениях о>!4 максимуму температуры соответствуют значения параметра и>, близкие к единице.
По мере увеличения отношения диаметров сопл наблюдается заметное (хотя и меньшее, чем при 5)»=0, о)>>=0) смещение ЛТ»ах в область т<1, На рис. 7-20 приведены данные оГ> изменении температуры вдоль оси коаксиальной струи с повышенным уровнем начальной турбулентности центрального потока. Из графинов видно, что распределение темпеоа- туры существенно зависит от соотношения диаметров и скоростей смешивающихся потоков.
Характерно, что зависимости интенсивности затухания температуры от скорости спутного потока различны для разных участков струи. В начальном участке увеличение скорости спутного потока сопровождается вначале (т<1) уменьшением, а затем некоторым ростом продольного градиента температуры. Минимальным значениям ЛТ отвечает в этом случае значение т=О, а максимальным— значение гп=!. По мере удаления от среза сопла характер распределения температуры заметно изменяется.
В переходном и основном участках наблюдается резкое увеличение темпа затухания температуры при возрастании скорости спутного потока. Последнее отчетливо проявляется при достаточно больших отношениях диаметров, когда протяженность участка спутного движения значительно увеличивается. Изменение характера зависимости ЛТ„,(пг) на различных участках струи связано с изменением соотношения между градиентным переносом и переносом за счет начальной турбулентности.
На значительном удалении от среза интенсивность начальной турбулентности оказывает незначительное влияние на процесс смешения. Основная роль здесь принадлежит градиентному переносу. Поэтому увеличение скорости спутного потока (и соответственно градиента скорости) приводит к резкому падению температуры в переходном и основном участках. При турбулизации кольцевого потока интенсивность переноса, обусловленного начальной турбулентностью и градиентом скорости, возрастает (в области гп) 1) при увеличении параметра т. Вследствие этого при больших скоростях спутного потока наблюдается значительное снижение температуры в переходном участке и смещение области высоких градиентов к соплу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
