ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прямые скачки уплотнения из "Прикладная газовая динамика. Ч.1 " В случае полета тела со сверхзвуковой скоростью Wa ао) перед ним возникает ударная волна (скачок уплотнения), вызывающая значительное сопротивление. [c.114] Если рассматриваемое тело представляет собой летательный аппарат, снабженный воздушно-реактивным двигателем, то в сверхзвуковой струе воздуха, которая тормозится при втекании в двигатель, также происходит скачок уплотнения. Принципиально можно представить себе и плавный переход сверхзвукового потока в дозвуковой, осуществляемый посредством специального обратного сопла, установленного на входе в двигатель. При этом не было бы потерь полного давления. Однако торможение сверхзвукового потока таким способом осуществить в полной мере не удается, в силу чего приходится мириться с существованием ударных волн и наличием соответствующего волнового сопротивления. [c.114] Многочисленные опыты показывают, что всякое повышение давления, возникшее в каком-либо месте газовой среды, распространяется в ней с большой скоростью во все стороны в виде волн давления. Слабые волны давления движутся со скоростью звука их изучением занимается акустика. Сильные волны давления, как видно из опытов, распространяются со скоростями, значительно большими, чем скорость звука. Основная особенность сильной волны давления заключается в том, что фронт волны очень узок, в связи с чем состояние газа (давление, плотность, температура) изменяется скачком ). [c.114] По тем же причинам, т. е. вследствие того, что в точке А волна разрежения движется быстрее, чем в точке 5, фронт волны разрежения ср временем растягивается. Иначе говоря, возникновение волны разрежения не должно приводить к образованию скачков разрежения. [c.115] ВЫСОКИХ давлений А, то скорость звука у подножия волны выше, чем у вершины в связи с этим со временем должна усилиться крутизна фронта волны разрежения, что приведет к образованию теплового скачка разрежения. [c.116] Слабая волна является не чем иным, как акустической волной, поэтому выражение (6) представляет собой определение скорости звука. [c.117] Нетрудно видеть, что с ослаблением волны сжатия скорость движения газа падает. В случае слабой звуковой волны газ за ее фронтом неподвижен, так как согласно равенству (7) при Р Рв и Pi рн получается и п 0. В действительности, как известно, звуковая волна состоит из правильно чередующихся областей сжатия и разрежения, причем газ за ее фронтом находится в очень слабом колебательном движении средняя поступательная скорость газовых частиц равна нулю. [c.118] Заметим теперь, что вследствие истечения газа из области 1 — 2 (рис. 3.2), расположенной позади фронта сильной волны сжатия, давление в этой области со временем убывает. По указанной причине ударная волна, возникшая в неподвижном газе под влиянием единичного сжатия (например, взрыва или смещения поршня), всегда более или менее быстро затухает. И только в том случае, когда источник возмущения не прекращает своего действия, можно получить незатухающую ударную волну. Обнаруженное выше свойство ударных волн распространяться со скоростью, большей, чем скорость звука, приводит к тому, что незатухающие ударные волны образуются перед телом только в тех случаях, когда движение происходит со сверхзвуковой скоростью. Например, при движении в газе с постоянной сверхзвуковой скоростью твердого тела перед последним образуется ударная волна постоянной интенсивности, которая движется с той же скоростью, что и тело. [c.118] Исследуем более детально изменение состояния газа, получающееся при прохождении в нем стационарной ударной волны. Обратимся сначала к простейшей схеме, когда фронт волны составляет прямой угол с направлением распространения. Такая волна называется прямой ударной волной. [c.118] ЛИ некоторую неподвижную поверхность, пересекая которую все элементарные струйки газа одновременно претерпевают скачкообразные изменения скорости движения, плотности, давления и температуры. По этой причине ударную волну называют также скачком уплотнения. Скачки уплотнения удобно на- блюдать в сверхзвуковых аэродинамических трубах при обтекании воздухом неподвижных твердых тел. [c.119] Это подтверждает сделанное выше предположение, что звуковой волне отвечает идеальный адиабатический процесс. [c.121] Сравнение адиабат ударной и идеальной произведено на рис. 3.4. [c.122] Определим потери полного давления в прямом скачке уплотнения. [c.124] Согласно закону (16) за ударной волной скорость газа относительно фронта волны получается всегда меньше звуковой (Ai l) на основании этого становится ясным, почему всякое изменение давления, происходящее позади волны и распространяющееся со скоростью звука, может догнать фронт волны. Именно по этой причине описанное выше (рис. 3.2) падение давления в следе за ударной волной, возникшей в неподвижном газе, приводит к ослаблению перепада давления на фронте волны и вызывает ее затухание. [c.126] Вернуться к основной статье