Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 54

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

где д„= —" — коэффициент восстановления поЛного дав. ленпя в системе скачков. Начальный участок расширяющейся части дпффузора целесообразно выполнять коническим. Выходная часть диг(- фузора рассчитывается по выбранному рациональному распределению давлений (й 7-1). По результатам расчета пограничного слоя определяются а) потери энергии в дозвуковой части диффузора й, и при выбранной площади выходного сечения г, скорость на выходе из диффузора Х, Рассмотрим некоторые особенности работы сверхзвукового диффузора при нерасчетных условиях.

Режим в диффузоре может измениться в результате изменения параметров потока на входе (Х„р„р„н, следовательно, расхода газа 6) и давления на выходе р,. г) Допустим вначале, что параметры потока на входе и расход через диффузор остаются неизменными, и проследим влияние меняющегося противо- И давления р, Предположим, что в сечении г, скорость :д равна критической, а давление среды значительно ниже расчетного (р, (< р.,). В этом случае расширяющаяся часть диффузора работает как сверхзвуковое сопло.

На срезе выходной части в зависимости от р, возникают волны разрежения- или косые скачки. По мере повышения р„ система скачков перестраивается; при давле.нии р, =р „ в выходном сечении располагается мостообразный скачок; при дальнейшем увеличении р скачок пере- д мещается внутрь расширяющейся части и движется к ми. нимальному сечению. При некотором предельном противс- давлении и, =уз скачок располагается в горловине диффузора (узкое сечение); при этом поток в расширяющейся части полностью дозвуковой. Такому режиму со скачком в горловине соответствует максимальная степень сжатия в диффузоре.

Соответствующие графики распределения давлений по диффузору при р„--рз показаны иа рис. 7-23,а (кривые ОАС, ОАРЕ и др.). Эта часть диаграммы давлений полностью соответствует диаграмме давлений в сопле для второй и третьей групп режимов. Дальнейшее повышение противодавления приводит к изменению параметровпотока (давления и плотности) в узком сечении и во входной части. Рассмотрим теперь влияние изменения параметров потока на входе в диффузор. Допустим, что давление за диффузором поддерживается постоянным (р„ с"р „). Скорость на входе х, увеличивается, При дозвуковых скоростях на входе (х, с" 1) в суживающейся части поток ускоряется и максимальная скорость достигается н узком сечении Е,, По мере увеличения л, растут расход газа и скорость в узком сечении Х, .

При некотором значении х, ( 1 скорость в сечении Г, 'д равна критической (х, =1). Дальнейшее увеличение расхода при неизменном статическом давлении перед диффузором становится невозможным. В соответствии с этим увеличение скорости Х, ) х, повлечет за собой увеличение давления во входном сечении диффузора и во всех других сечениях суживающейся части; в результате при 1, ) 1 перед диффузором возникнет скачок.

С увеличением х, скачок приближается к диффузору и при некотором значении Х, располагается во входном сечении г",. Если скачок на входе прямой, то в суживающейся части поток дозвуковой и ускоряющийся к минимальному сечению. Для того чтобы прямой скачок (или система скачков) проник в суживающуюся часть диффузора, необходимо дальнейшее увеличение скорости л, (х, ) х,).

Так как при движении скачка к горловине потери энергии уменьшаются, то в минимальном сечении может вновь воз- 416 б) Рис. 7-23. Распределение давлений в сверхзвуковом диф- фузоре при различных режимах. пикнуть критическая скорость. В некоторых случаях при )з,=ра при переходе в расширяющуюся часть поток продолжает ускоряться и становится сверхзвуковым. Тогда и в расширяющейся части диффузора возникают скачки. 417 На таких ре)кимах потери в диффузоре резко возрастают '.

Рассмотренные режимы иллюстрируются графиками распределения давлений на рис. 7-23,б. При одновременном появлении скачков в суживающейся и расширяющейся частях диффузора кривые распределения давлений приобретают характерную петлеобразную форму. Рассмотрение условий работы сверхзвукового днффузора при нерасчетных режимах показывает, что отношение сечений Е,„ /Е, должно изменяться при изменении параметров потока на входе или на выходе. В период пуска отношение Е„ /г" должно быть максимальным. В эксплуатации "д 1 любое нарушение режима может быть частично компенсировано соответствующим изменением отношения Е„~Е,, Проанализируем более подробно переменные режимы диффузора с меняющимся в процессе эксплуатации иинзмальным сеченнем.

Если постепенно уменьшается минимальное сечение от Е.д — — Е, до того значения, прн котором скорость М, = !, то расход газа через диффузор будет .сохрзиитьси неизменным (6 = ьчл,р,с,). Однако если пло. щадь горловины будет и далее уменьшатьси, то расход через диффузор снизится. При этом вблизи узкого сечении возникнет скачок уплотнении, тан как обуженназ горловина представлнет собой дополйнтельное сопротивление. Благодари повышению энтропии в скачке давление в минимальном сечении падает, а скорость и температура сохраннютсн постоянными. Вследствие уменьшения плотности расход уменьшается в еще большев степени и скачок переместится протин потока. При этом интенсивность скачка воарастет.

Движение скачка в направленнк против потока будет прололжатьсн до тех пор, пока он не выйдет за пределы входного сечения ЕБ скачок ааймет такое положение относительно Еп при котором часть газа будет выходить во внешний поток, мннун днффузор (рис. 7-24,а). Прн дальнейшем уменьшении Е скачок будет перечещатьси против потока, обеспечивая необходимое уменьшение расхода через диффузор; интенсивность скачка будет сохрзннтьси практически неизменной.

Рассмзтривак теперь обратный процесс — увеличение Г,„, можно заключить, что если Е, достигнет того значении, при котором впер'л вые поивилсн скачок, то скачок не исчезнет, так как уменьшенная плотность в горловине обусловливает чзстичаое вытеснение массы газа во внешний поток.

Следовзтельно, Е, необходимо увеличить до 'л таких пределов, чтобы компенсировать уменьшение плотности в горловине. Последующее увеличение Е,л приведет к перемещению скачка внутрь днффузора и обеспечит постоинный максимальный расход через диффуаор. з Рассматриваемый случай показан штйихпунктирной линией на диаграмме ! — з иа рис. 7-20. 4!8 Изложенное показывает, что в диффузоре с переменным сечением горловины наблюдаются гистерезисные явления.

Графики ва рис. 7-24,б дополнительно иллюстрируют эти явления. В диаграмме завискмости 616, от Е.л!Е, (6 — расход через диффузор; 6, =длгр, с, ) можно указать точку А, соотнетствующую Е. =. Ег (6=-6,). По мере умень- л Рг Рч РР !Р Рис. 7-24. Схема днффузора с регулируемым минимальным сечением (а) и его расходнан характеристика (б) прн различных режимах. пгешзи Е. расход сохранзетси неизменным до точки В, которой соответствует А4„ = 1 в горловзие; перед диффузором возникает скачок, и расход падзет до значения в точке Ел Дальнейшее уменьшение Г л приводит к изменению расхода по линии 60. При увеличении Е л скачок перец диффузором сохраняется до того значения Е л, которое соответствует точке Е.

К исходной точне А диффузор возвращаетсн по линии 66ЕА. В результате обдазуетси гистерезиснаи петли ЕВОЕ и длн того чтобы установить состовние потока в лиффузоре при произвольном Е, необходимо л' знать, каким бвмо направление нзмсненпн Е ал ГО й(, >М О,а О,б а,ч О,т Мс лйл 421 Необходимо подчеркнуть, что режимы со скачками уплотнения перед диффузором характеризуются резким возрастанием сопротивления Размер гнстерезиснои петли зависит от числа Мь с возрастанием которого отрезок В(У перемешается влево (рис.

7-24,б). Следует отчетитгь что область между кривы~ми 1 и 2 на рнс. 7-24 Рис. 7-25. Схемы спектров в диффузорах со ступенчатым торможением на входе при разлвчных режимах. характеризует неустоичнвые режимы работы днффузора, при которых скачок может появиться и может исчезнуть.

Как указывалось, в практике применяются регулируемые сверхзвуковые днффузоры (рнс. 7-23) со ступенчатым торможением на входе В тех случаях, когда внувренпнй конус имеет возможность осевых перемещений, можно нс только улучшить условия пуска и эксплуатации сверхзвукового диффузора, но и обеспечить более высокий к. п.

д. диффузора при расчетном и нсрасчетном режимах. Изменение скорости пото|ка на входе. в такие диффузоры приводит к изменению углов ваклона скачков при М,>Мел углы скачков уменьшаются, а прн Л4,(М~р — увеличиваются. В первом случае (рис. 7-25,а) взаимодействие скачков с противоположной стенкой будет происходить внутри горловины илн в расширяюшейся части. Возможно также иокрнвленне скачков вблизи наружной поверхности днффуэора.

Прн обтекании кромки возникает волна разрежения АВС; в результате поток на входе в диффузор становился нера~вномерным. Во нтором случае, когда Л1,(М~р, скачки не попадают на входяую кромку диффузпра (рнс. 7-25,6). По этой причине уменьшается расход газа через днффузор н возрастают Волновые потери в скачках (гл 4). На входной кромке диффузора возникает волна разреженвя АВС. При уменьшении М1 скорость потока перед вторым поворотом (гочка 7>) может стать меньше того значения, при котором еше Рис.

7-26. Коэффициенты восстановления давления торможения в сверхзвуковых днффузорах при переменных режимах. Цифры на пунктирных кривых указывают число скачков (по расчету). Опытные точки нанесены для четырехскачкового диффузора. возможно существование прямолинейного скачка (угол ба>ба ) В этом случае происходят искривление н отход скачка от угловой точки; потери на вчоде в дпффузор заметно возрастают. Характеристики регулируемого диффузора прн переменных скоростях жа входе ~представлены на рис.

Характеристики

Список файлов книги