Часть 2 (1161646), страница 14
Текст из файла (страница 14)
10.5 . 0.55. К определению критической густоты решетки пластин при обтекании ее потоком со саерхзаукоеой осевой составляющей скорости. а) Густая решетка (Ь// ) (Ь//),р, / ) 0), решетка критической густоты (Ь//) = = (Ь//)/ю /) О, в) редкая решетка (Ь//) ( (Ь//),р, / ) О, г) интеоференция меясду волками в течении за срезом редкой решетки (/ = — 10', М/ = = 2,6). Штриховые линии — волны Маха, сплошные линии — скачки Интерференция между волнами Маха и скачками уплотнения возникает в этом случае только за решеткой и приводит к существенной неравномерности потока по шагу за решеткой (рис. 10.55, г). В дальнейшем течении вследствие турбулентного перемешивания происходит выравнивание потока и в некотором достаточно удаленном от решетки сечении 3 — л имеется полностью равно- 78 Гл. х, э:1ементы ГАЗОВОЙ динАИПБИ пРОФилей мерный погон.
Приведенная скорость этого потока Азн ее направление, характеризуемое углом рз, могут быть найдены по значениям коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления данного единичного профиля (см. З 8); коэффициенты осевой и окружной составляющей равнодействующей Л (рнс. 10.56) соответственно равны с = с зш р1 — с„соз р1, Сч Сч СОЗ ГЯ1 + Ст З1П Отсюда получаем систему двух уравнений относительно двух искомых величин йз н рз1). Знание этих величин позволяет, согласно уравнению неразрывности, найти величину О, т. е. определить суммарные потери, включающие в себя как собственно по- терн, возннкающне при обтекании данной достаточно редкой решетки сзерхзвуко- звуковых течений по линиям слабых и сильных разрывов послужилп основой для разработки различных способов решения обратной задачи — построения сверхзвуковой решетки, поворачивающей поток на заданньпй угол.
Один из методов построения таких решеток, указанный С. И, Гинзбургом в 1950 г., основан на использовании в общем случае системы косых скачков на входе и последующих течений Прандтля — Майера' ). Примеры такого типа решеток представлены на рнс. 10.57. Они носят лишь учебньш характер. В первом случае (рис. 10.57, а) сверхзвуковой поток, набегающий на решетку под нулевым углом атаки, частично тормозится в косом скачке с последующим торможением в течении сжатия прн обтекании вершины профиля.
В дальнейшем течении расширения происходит разгон потока с одновременным его поворотом. ') В некоторых случаях может оказаться, что решения не существует. Эш значит, что тзкпе режимы обтекания решеток пластин докритической густоты неосуществимы при условии полного вырввнпвзння потока зз ними. ') См, гл. Х в 3-и издании нестоящей книги (Мд Науке, 1969). Рнс. )0.56.
К определению окружной и осевой составляющих равнодействующей сиды вым потоком, так и потери, связанные с выравниванием потока газа в зарешеточном пространстве. Отсутствие интерференции между решеткой и потоком со сверхзвуковой осевой составляющей скорости и главным образом возможность «склеивания» сверх- 9 !с. Решкткл пРЙ сВВРХЗВукОВОЙ ОсеВОЙ скОРОсти 79 Во втором случае (рис. 10.57,б) все торможение осуществляется в системе пз трех косых скачков и задняя кромка имеет конечную толщину. Характерной особенностью третьей решетки (рис.
10.57, в) является отсутствие угловой точки в средней части профиля. Здесь течение расширения происходит прн обтекании плавной крпвой, являгощейся пли дугой окружности нли Геченае 7еченое Теченое г«агат! реешореноя еченое ачашоя уеченое раашорення лагой ела а« Лт Рпс. 10.57. К построекпю чисто саерхзаукоаой решетки с лпффузорнымн и копфузорпымн участкамп течения. а) Односкачкоеан решетка с частпчоыч торможением потока косым скачком, 6) трехскачкован решетка с конечном толщнной задней кромки, в) односкачкоаан решетка, составленкал нз профилей оез угловой точнн, г) решетка без головного сопротнеленпн (пзознтропнческан решетка) ') О з и ас! тз с Ь 11. Росепт!а1-О!11ег рйг ОЬегзс!за1!пеесйтч!пг)!айе!1еп гу Хе!1зсйг!11 рйг Р! нувч!зз.— 1956.— ту.
4. № ! — 2. некоторой кривой, форма которой соответствует лпнпп тока в обтекании тупого угла. При отсутствии косого скачка на входе и использовании только иаознтроппческнх течений сжатия и расширения Прандтлн — Майера получаем сверхзвуковую пзоэнтроппческуго решетку без волнового сопротивления (рис. 10.57, г). Известен п другой способ построения сверхзвуковых пзознтропическпх решеток, предложенный в 1950 г. М. Ф.
Жуковым и позже Осватпчем') и основанный на использовангш потока 80 гл. х. злкмкнты глзовои динлмики проэилки от потенциального вихря (см. З 1т) сопят Л=— г ронне м .ГИ 2) сноросто ~Х = й/ '/-2/ Конфузорное точен Я-В поверхность по))ерхность Рис. 10.58. К построению изоаитропической сверхзвуковой решетки с помощью течения от потенциального вихря. а) Потеициальиый вихрь в потоке сжимаемого газа. Область течения, используемого для построеаия решеток, заштриховапа, б) сопряжение выделенной области вихревого течеиия с поступательиым потоком и построение сверхзвуковой изозятропической ре- шетки скоростей перед и за решеткой Л~ и Лт находят в сверхзвуковой части потока потенциального вихря соответствующие точки А и В на радиусах 1 — О и й — О, образующих между собой угол, равный углу поворота потока решеткой стр (рис.
$0.58, а). Через и соответствующих спрямляющих течений. Этот способ заключается в следующем. По известным величинам приведенных б 10. РЕШЕТКА ПРИ СВЕРХЗВУКОВОЙ ОСЕВОИ СКОРОСТИ 31 точки А и В проводятся волны Маха, ограничивающие используемую часть течения от потенциального вихря. Далее, слева от этих волн Маха, проходящих через точку А, с помощью характеристик строится течение, переводящее однородный поток с приведенной скоростью Х~ в неоднородный с распределением скоростей по радиусу, отвечающим закону вихря (рис. 10.58, 6).
Аналогично правее волн Маха, проходящих через точку В, строится спрямляющее течение, трансформирующее заданный неравномерный поток в равномерный с приведенной скоростью Аз. Совмещая теперь прямолинейные участки двух произвольных линий тока, получаем некоторый криволинейный профиль с бесконечно тонкими передней и задней кромками.
В результате последовательного проведения подобного йв рода операций приходим к решетке, составленной из таких профилей. Густота решетки, направление ее фронта и соответственно направление потока, набегающего на решетку (характеризуемое углом ~~), непосредственно нахо- «Очй Ш тем подбора соответствующих ве- течении в межлонвточном канале личин )с, и Х, можно в ряде слу- активной сверхзвуковой ре1пвтии чаев построить решетку и при на- прн ~ = О, н М1 = 07 перед заданном значении угла ~ь Недостатком такого метода построения изоэнтропической сверхзвуковой решетки по сравнению с описанным выше способом, основанным на использовании двух течений Нрандтля— Майера, является наличие диффузорного течения в выходном участке межлопаточного канала (у его вогнутой стенки), где имеется уже максимально развитый пограничный слой.
Результаты экспериментального исследования межлопаточного канала активной сверхзвуковой решетки, построенной по методу «вихря» с косым скачком на входе, полученные Л. М. Домашенко, М. Ф. Жуковым и Ю. Б. Елисеевым в 1952 г., приведены на рис. 10.59 и 10.60 при расчетном числе Маха М1= 1,7 () 1 = 1,48) . Клиновидная передняя кромка имела угол у = 5' и соответственно расчетное значение числа М, после косого скачка составлЯло 1,488 (Аа — — 1,357). ФотогРафиЯ течениЯ (Рис.
10.59) показывает наличие во входной части канала косого скачка, положение которого близко к расчетному. Линии слабых разрывов в последующем течении внутри межлопаточного канала по форме близки к характеристикам потенциального вихря. Рас- г н. Абрамович, ч. 3 Вй Гл х элементы ГАзовои динАмикп пеоюилен четные кривые распределения давления (рис.
10.60) удовлетворительно согласу1отся с экспериментальными данными н особенно непосредственно на входе в решетку, где повышение давления по сравнению с давлением набега1ощего потока вызывается косым скачком уплотнения. Имеющееся заметное расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями давлений н средней части канала в основном связано с весьма ма- лым значением удлинения ло- ь ' латок, образующих канал, кое сх() торое составляет всего Б = = й! Ь = 0,23. Можно представить себе я также сверхзвуковую решетку, в межлопаточных каналах которой отсутствует конфузорный участок, а сжатие газа происходит только в скачках уплотнения. Для построения такои диффу зорнои решетки (сплошная линия) 1т эксперниен- используем профили в форме тельного (штриховая линия) рас- треугольников, направив поток прсделення давлений по верхней по- с заданным числом М1 паралверхвостн пРофиля актнвной сверхзвуковон решетки прн ~ = 0 н М = лельно стоРОне тРСУГольнина = 1,7 (сп.
Рнс.10.о9) А О' (рис. 10.61,а), угол тре- угольника в точке А' выбираем меньше предельного угла для косого скачка при данном значении М1. В области А'О "В' ниже скачка уплотнения А'О" осуществляется равномерное течение газа, параллельное стенке А В', со скоростью Л„~Л1 и давлением )п„> ре За точкой В частицы газа попадают в область повышенного давления (рх~ р„), в связи с чем возникает второй скачок уплотнения, в котором поток снова изменяет свое направление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
