Нестационарные процессы в аэродинамике. Пульсации и давление на срезе кольцевого сопла (1163170)

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

Текст из файла

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ "КОЛЬЦЕВОЙ СТРУИ С ПРЕГРАДОЙ". Иванов О.Н. Сабуров С.И. Швец А.И. Содержание работы. Введение. 1. Газодинамическая схема взаимодействия. 2. Элементы физической акустики. 2.1 Случайные стационарные процессы. 2.2 Статистические характеристики пульсаций давления. 2. 3 Корреляционные функции. 3.0 Экспериментальные исследования. 3. 1 Методика проведения измерений. 3.2 Тарировка измерительной системы по уровню и спектру. З.З Краткие сведения об электронной аппаратуре„приборах и устройствах. 11 4. Последовательность проведения работы 14 Список использованных источников. 18 Экспериментально исследуются случайные стационарные колебания давления при взаимодействии кольцевой струи с преградой в анде жесткого экрана, установленного по нормали к струе.

Измеряются суммарный уровень и спектральная плотность пульсаций давления, а также уровень и частота дискретной составляющей. Введение. Исследования старта ракет, вертикального взлета и посадки летательных аппаратов вызвали интерес к газодинамике взаимодействия струи двигателя с поверхностью. Опубликован ряд работ, в которых представленъ| результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия для осесимметричных сплошных струй. Были выполнены численные исследования взаимодействия сверхзвуковой струи с плоской преградой. При наличии тройной точки пересечения отошедшей от преграды ударной волны с висячим и отраженным косыми скачками уплотнения [Ц. Теоретически и экспериментально исследовано поле течения в окрестности точки пересечения трех скачков уплотнения, образующихся при взаимодействии перерасширенной струи с пластиной [21.

В работе [31 показано, что в случае взаимодействия недорасширенной струи с нормальной к оси струи преградой может возникать центральная отрывная зона вязкого течения, аналогичная отрывной зоне перед уступом. Экспериментально определены интервалы устойчивого и неустойчивого взаимодействия струи с преградой и величины отхода центрального скачка уплотнения и тройной точки от преграды [4~. Для взаимодействия с преградой, установленной нормально под углом к оси струи, найдены эмпирические соотношения, позволяющие определить размеры характерных областей течения [5~. Характерная особенность взаимодействия - появление неустойчивого вихревого течения с колебаниями и волновой структуры, которые сопровождаются мощными пульсациями давления на преграде и генерацией интенсивных звуковых волн в окружающем пространстве.

Результаты экспериментального исследования акустического ближнего поля сверхзвуковой струи, натекающей на препятствие, содержатся в работе [6~. Для недорасширенной струи, натекающей на преграду, построена полуэмпирическая теория генерации дискретных тонов [71. Для сверхзвуковых кольцевых струй, истекающих в затопленное пространство и в спутный, поток экспериментально изучены режимы течения с открытой и закрытой отрывной зоной и соответствующие системы скачков уплотнения [8~.

Получены данные по уровням пульсаций, спектральной плотности и дискретной составляющей, вызываемой акустической обратной связью. 1. Газодинамическая схема взаимодействия. Рассмотренные работы по взаимодействию относятся к задачам газодинамики и акустики для осесимметричной сплошной струи, натекающей на преграду. В то же время представляют интерес исследование взаимодействия кольцевой струи. В настоящее время мощные ракеты-носители используют кольцевые компоновки сопел, истекающая суммарная струя приближается к структуре кольцевой струи. Кроме того, в некоторых перспективных летательных аппаратах предполагается использовать и кольцевые сопла, имеющие ряд преимуществ перед обычными осесимметричными соплами, например - меньшие потери тяги при перерасширенной струи (и< 1).

Как известно, величина и= Р,. ! Р, . - степень нерасчетности струи - отношение давления на выходной кромке сопла Рз к давлению в окружающем пространстве Р.„= Р„,„. В данной работе изучаются случайные стационарные процессы при взаимодействии сверхзвуковой кольцевой струи с нормально установленной пластиной. Эта задача является новой и для нее еще не построены точные схемы взаимодействия.

Первые опыты показали, что существуют некоторые общие элементы схемы, например, так же как и у осесимметричной сплошной струи реализуется прямой скачок уплотнения и тройная конфигурация. Однако имеются и различия, в центральной части кольцевой струи образуется область отрывного течения. Так же, как и у осесимметричной струи, при изменении расстояния от среза сопла до пластинки Ь появляются режим неустойчивого течения. Рассмотрим общую картину взаимодействия сверхзвуковой осесимметричной сплошной струи с нормально установленной пластиной (рис.1).

Течение взаимодействия образует, центральный скачок уплотнения перед преградой. Пересечение центрального скачка 1 с висячим скачком 2 приводит к возникновению отраженного скачка 3 и поверхности тангенциального разрыва 4, т.е. к образованию тройной конфигурации в точке А. Поверхность тангенциального разрыва отделяет дозвуковое течение за центральным скачком уплотнения от сверхзвукового течения за отраженным скачком.

С изменением расстояния между соплом и преградой структура ударных волн изменяется следующим образом: При малых расстояниях Ь, (Рис.2) примерно соответствующих расстоянию от среза сопла до точки пересечения первой характеристики, идущей от кромки сопла, с осью струи, центральный скачок обращен выпуклостью в сторону сопла; при увеличении Ь центральный скачок обращается выпуклостью в сторону преграды и приводит к появлению неустойчивого течения с колебанием волновой структуры; по мере дальнейшего увеличения Ь неустойчивость уменьшается и на некотором расстоянии от преграды скачки становятся стационарными; для некоторых режимов истечения струи наблюдается период второго неустойчивого течения; за слабой неустойчивостью следует скачкообразный переход к устойчивому режиму, при этом перед преградой возникает второй центральный скачок уплотнения.

2. Элементы физической акустики. 2.1 Случайные стационарные процессы. Пульсации давления, реализующиеся при взаимодействии струи с преградой, характеризуются широкополосньзм спектром, присущим спектру сплошного шума и являются случайным стационарным процессом. Случайной называют функцию, значение которой при каждом данном значении аргумента есть случайная величина ~91. Случайную функцию называют случайным процессом.

При одном наблюдении случайного процесса получают определенную зависзююстьреализацию. Случайная величина х(1), которая является значением случайного процесса х(г) в момент времени à — 1ь полностью характеризуется одномерной плотностью вероятности И (х, 1). Первый аргумент х обозначает возможные значения случайного процесса х(1) при 2=~в Случайный процесс называется стационарньзм, если все статистические характеристики не зависят от начала отсчета времени. 0 (х1 , '11', х2, 12',... х»»»' 1п) = 0 (хп 11+7; х2, 12~т» хи» ФЯ~т) Для и значений случайного процесса - п -мерная плотность вероятности.

Элементарное представление о суммарной интенсивности любого случайного процесса дает среднее значение квадрата, которое представляет собой среднее из всех значений квадрата процесса в пределах данной реализации. Среднее значение квадрата данной реали- „-' зации х(1) где Т - время осреднения. Абсолютная величина корня квадратного из среднего значения квадрата называется с е некв атичным значением.

О" Удобно рассматривать физический процесс в виде суммы статической, т,е, независящей от времени, составляющей и динамической, или флуктуационной составляющей. Статическую составляющую можно получить, вычисляя среднее значение, которое представляет собой просто среднее из всех значений процес- са. Среднее значение Динамическая составляющая определяется дисперсией процесса — величиной, равной среднему квютрату отклонений его координат от среднего значения.

Дисперсия процесса: Положительное значение корня квадратного из дисперсии называется сред- неквадратичным отклонением. Среднее значение квадрата Р =,и +о. Методы определения характеристик случайных процессов можно разделить на две группы: методы определения общих характеристик процесса по наблюдениям некоторой совокупности реализаций и методы определения статистической характеристики по одной реализации. В наших испытаниях применяется второй метод. З=Р,(р*а (Вт!м, эрг!сек см2) где р - плотность, а - скорость звука. Плотность зв овой эне гии - количество звуковой энергии, приходящейся 2.2 Статистические характеристики пульсаций давления. Пульсации давления, изучаемые при обтекании тел и в большинстве задач акустического излучения сверхзвуковых струй, представляют собой слабые возмущения среды.

Характеристики

Тип файла DJVU

Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.

Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.

Список файлов учебной работы