Часть 2 (1161646), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Вершину следующего профиля решетки помещают в точку пересечения скачков О , а грани О "В" и О'В' проводят параллельно направленн о потока после второго скачка. Та11пхт образом, треугольные профили А'В'О' п А "В"О" располагаются параллельно. Продолжая процесс построения Ьгих профилей, получим бесконечнусо прямолинейную решетку треугольников '). Эта решетка обладает волновым сопротивлением, определяемым по известным формулам для потерь полного давления в системе пз двух косых скачков.

Заметим, что аналогичным путем можно получить решетку, состоящую из трапеций (рпс. 10.61, б), которая имеет ббльшую густоту, чем соответствующая решетка из треугольников. ') В(г а п в Е. ЯСЬав(е1911(ет Рйт ВЬетвсЬа1!дехсЬвтпй!ЕЬе(1 оЬпе тве)- 1епнпйсге1впй г ТесЬп)всЬе Вег!СЬте ХтуВ, Вет11п — Ай!етвЬо1.— 1944.— Вй 11, Ней 10.

5 !0. РЕШЕТКА ПРН СВЕРХЗВУКОВОЙ ОСЕВОЙ СНОРОСТН 83 Возможные режимы обтекания решетки потоком со сверхзвуковой осевой составляющей скорости при наличии сильных возмущений покажем на примере густых решеток из простейших сверхзвуковых профилей — плоских пластин. Эти течения, в общем случае, определяются не только параметрамн набегающего потока — числом М1 и углом атаки Рнс. )0.61. Часто скачковая сверхзвуковая днффузорная решетка. а) Решет- ка треугольников, б) решетка трапецнй как зто, например, имеет место при дозвуковом обтекании решетки '), но также и величиной давления рз в сечентш далеко аа решеткой. Безразмерная величина отношения давления перед решеткой п за ней з =рз1р1 имеет определенный диапазон возможных значеннйт, зависящий для данной решетки от параметров набегающего потока. Значение з„„определяется тем минимальным значением протпводавления рз„,„, прп превышении величины которого возму1цення начинают сказываться на течении в выходной части межлопаточных каналов решетки.

Максимальное значение е,„ определяется достижением такого рз „„, при котором дальнейшее повышение давления приводит к разрушению течения на бесконечности перед решеткой. Таким образом, течение в межлопаточных каналах, а следовательно, и распределение давления по профилю, определятотся ') Исклзочая режимы нх запнрання. 6* 84 гл.

х. элементы гвзовои динамикы пгоюилви не только параметрами набегающего потока, но и заданной величиной е„~, ~ з < е „. Остановимся сначала на обтекании решетки пластин при нулевом угле атаки. Если осевая составляющая скорости потока, набегающего на решетку пластин при нулевом угле атаки, больше или равна скорости звука, то при уменьшении давления за решеткой, по сравнению с его значением перед ней, силового воздействия потока на пластину не будет. Это связано с тем, что при М1 = = М1з)п 0 > 1,0 характеристика на выходе или совпадает с фронтом (при М1 = 1,0) илн выходит за пределы решетки (при Мы) 1,0) и, следовательно, любое уменьшение давления рз вверх по пластине не передается.

При повышении давления за решеткой до некоторого значения рз,„силовое воздействие также отсутствует. Соответствующие значения рт,„н е,„определяются из условия образования на срезе решетки косого скачка уплотнения. При атом угол отставания положителен и равен углу поворота потока в косом скачке.

При дальнейшем увеличении давления, т. е. Нри рт ) рт пли з ) з по фронт косого скачка проходит выше фронта решетки, и это приводит к перераспределению давления на участке нижней поверхности, примыкающем к задней кромке пластины. Следовательно, в этом случае возникает силовое воздействие потока на пластину. Равнодействующая сил давления направлена в сторону положительного направления оси и.

По мере дросселнрования, т. е. по мере увеличения давления рз, точка пересечения скачка со стенкой движется вверх по потоку и увеличивается силовое воздействие; угол отставания б и угол поворота потока в косом скачке уменьшаются, и косой скачок приближается к прямому. При некотором значении рт=рз „скачок становится прямым и непосредственно за решеткой имеется равномерный дозвуковой поток '), направленный по пластинке, т. е. с нулевым углом отставания; дальнейшее повышение противодавления (по сравнению с прямым скачком) оказывается невозможным — течение становится неустойчивым, и прямой скачок, перемещаясь вверх по потоку, делает невозможным заданное течение на бесконечности перед решеткой.

Поэтому значение е, соответствующее прямому скачку, является максимально возможным, отвечающим режиму предельного дросселирования решетки при заданном числе Мь ') Напомниьг, что настоящее рассмотрение проводится в упрощающем предположении отсутствия сил вязкости. В действительном течении в результате взаимодействия скачка с пограничным слоем на стенках межлопаточвого канала (ври достаточном росте давления в скачке) возникает отрыв, и поток за решеткой становится неравномерным. 3 ю. Решеткл пРи сВеРхзВукОВОЙ ОсеВОЙ скОРОсти 35 При положительных углах атаки у верхней поверхности около передней точки профиля возникает течение Прандтля — Майера, в котором часть потока, набегающего на данный межлопаточный канал, поворачивается на угол, равный углу атаки Направление остальной части потока изменяется на такой же угол в косом скачке, идущем от передней кромки у нижней поверхности лопатки.

Соответствующая картина наблюдается и при отрицательных углах атаки. В обоих случаях поток выше ломаной линии, составленной из отрезка фронта косого скачка и отрезка характеристики набегающего потока, остается невозмущенным и равномерным. Это положение сохраняется, однако, не при всех углах атаки. Если положительный угол атаки становится настолько большим, что превышает предельный угол поворота потока в косом скачке уплотнения для данного числа Мь то перед решеткой возникает криволинейная ударная волна.

С возрастанием отрицательного угла атаки характеристики удаляются от фронта решетки, а плоскость косого скачка приближается к нему, и при некотором угле атаки фронт косого скачка совпадает с фронтом решетки. В этом случае ва входе в межлопаточный канал имеется равномерный поток. Абсолютная величина угла атаки ~ь,~, при котором для заданных значений числа М1 и установочного угла решетки д образуется косой скачок, совпадающий с фронтом решетки, определяется из следующего очевидного соотношения: !Ь! =О. Здесь т — угол между плоскостью косого скачка и направлением потока, натекающего на плоский клин с углом при вершине Рассмотренные выше случаи обтекания решетки пластин при углах атаки, отличных от нулевого, имеют место при минимальном противодавлении, когда внутри межлопаточных каналов и в пространстве за решеткой течение сверхзвуковое. При повышении давления за решеткой расчетная картина течения в выходной части межлопаточного канала начинает разРушаться — появляется область дозвуковых течений, и изменяется распределение давления по части поверхности пластины, В результате чего изменяется величина равнодействующей силы, приложенной к пластине.

По мере увеличения дросселирования область дозвуковых течений увеличивается, продвигаясь вверх по потоку. При некотором значении рз возмущения начинают проникать за фронт решетки. При дальнейшем повышении давления, хотя и происходит последующая перестройка течения непосредственно перед решеткой, поток на бесконечности перед "ей остается еще невозмущенным. Наконец, при некотором дав- Гл. х. элементы ГА30ВОЙ динАыпкп ЛРОФилеп 86 пении р, возмущения начинают распространяться на всю область потока. Это и есть максимальное давление, при котором еще возможно заданное сверхзвуковое течение на бесконечности перед решеткой, Перейдем теперь непосредственно к определению силовото воздействия сверхзвукового потока на решетку.

Если ограничиваться только отысканием величины равнодействующей, то такая задача для решетки пластин прп Мы~ '1 имеет простое решение при любых параметрах набегающего потока и заданном противодавлении '). Для решения этой задачи достаточно определить параметры равномерного потока далеко за решеткой по известным значениям М1 и е =рз!рь При этом предполагается, что влияние вязкости прп обтекании собственно решетки пренебрежимо мало и соответственно трение на пластинах может быть принято равным нулю.

Влиянке вязкости начинает сказываться только за решеткой, где в результате турбулентного перемешивания поток полностью выравнивается. Выравнивание потока приводит к появлению дополнительных потерь (по сравнению с потерямк, возникающими при обтекании данной решетки невязккм потоком газа), однако не влияет на обтекание самой решетки, а следовательно, и на силовое воздействие потока. Наличие дополнительных потерь скажется только на значении статического давления выровненного поток"..

рз в сечении далеко за решеткой. Величина равнодействующей силы, приложенной к профилю, прн этом не изменится. Напомним, что все рассмотренные выше случаи обтекания решетки пластин потоком со сверхзвуковой осевой составляющей скорости возможны только начиная с определенной критической густоты. Например, течение прн нулевом угле атаки с прямым скачком возможно только прп Ь!г ~ сов тт. В этом случае критическая густота не зависит от М1 и численно равна соз хт. 5 11. Обтекание решетки сверхзвуковых профилей потоком газа с дозвуковой осевой составляющей скорости Остановимся на обтекании решеток сверхзвуковым потоком с дозвуковой осевой составлягощей скорости.

Если при фиксированном числе М~ уменьшить осевую составлягощую скорости набегающего потока, то направление характеристики приблизится к направлению фронта решетки и прп М1 = 1 оба направленкя совпадут между собой. При шы(а~ характеристики направлены выше фронта решетки, и в этом случае, так же как и при до- ') Гинзбург С. И. Суммарное скловое воздействие потока газа на решетку пластин гу Прочность н динамика авиационных двигателей, вьш. 3.— Мз Машнностроенпе, 1966. 6!С РВШВТКА ПРИ ДОЗВУКОВОЙ ОСБВОЙ СКОРОСТИ 87 звуковом обтекании решетки, происходит интерференция между набегающим сверхзвуковым потоком и решеткой. Возмущения, исходящие от передних кромок дужек, п возмущения, создаваемые за решеткой.

Характеристики

Список файлов книги