ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обтекание решетки сверхзвуковых профилей потоком газа с дозвуковой осевой составляющей скорости из "Прикладная газовая динамика. Ч.2 " Заметим, что рассмотренное здесь свойство обтекания решеток тонких пластин при нулевом угле атаки распространяется и на случай решеток бесконечно тонких изогнутых профилей, составленных из прямолинейного отрезка достаточной длины Z и сопряженной с ним дужки (рис. 10.62). Минимальная длина прямолинейного отрезка определяется требованием, чтобы волна Маха, распространяющаяся от точки сопряжения, не выходила за фронт решетки. При несоблюдении этого условия слабые возмущения, вызываемые течением вокруг сопряженной дужки, нарушат однородность потока перед решеткой. [c.87] При осевой составляющей скорости набегающего потока, меньшей скорости звука (Ми 1), любое нарушение условия е = 1 приведет к возникновению силового воздействия потока на решетку пластин. Если е 1, т. е. если давление за решеткой меньше, чем перед ней, то на выходе из межлопаточного канала образуется течение с расширением около задней кромки пластины, т. е. происходит ускорение потока с одновременным его попоротом в сторону больших углов. В результате угол отставания потока далеко за решеткой становится отрицательным. [c.88] Величина равнодействуюш ей зависит от числа М1 и степени разрежения е. Очевидно, что при фиксированных значениях первых двух величин равнодействующая возрастает с уменьшением е. При некотором значении е осевая скорость далеко за решеткой достигает скорости звука, и характеристика становится параллельной фронту решетки. В атом случае имеющиеся возмущения (за решеткой) не распространяются вверх по потоку. При повышении давления за решеткой (е 1) в выходной части межлопаточного канала образуется система скачков, приводящая к повышению давления на нижней поверхности и возникновению силы, действующей в положительном направлении оси п. С возрастанием рг эта сила увеличивается, а угол отставания уменьшается. При некотором значении рг = рг шах и соответственно е = Вшах в межлопаточном канале образуется прямой скачок, и на выходе из решетки устанавливается дозвуковой поток с нулевым углом отставания. [c.89] В качестве примера на рис. 10.63 приведена зависимость СпЪ11 от е при различных числах Маха сверхзвукового потока, набегающего на решетку пластин (й = 30°) под нулевым углом атаки. [c.89] При М1 2 величина Ми 1 и соответственно силовое воздействие потока имеется и при повышении, и при понижении давления за решеткой. [c.89] При М1 = 2 осевая составляющая скорости набегающего потока становится равной скорости звука, и в соответствии с этим силовое воздействие потока при М1 2 возникает только при повышении давления за решеткой. [c.89] Предельные значения равнодействующей силы при данном числе М1 определялись соответственно или из условия возникновения прямого скачка, или из условия равенства осевой скорости за решеткой скорости звука. [c.89] НОВОЙ скорости, превышающей величину скорости на бесконечности перед решеткой. Волны разрежения падают на соседние ударные волны и ослабляют их, однако вблизи пластины ударные волны сохраняют значительную интенсивность. [c.90] Расчеты показывают, что относительная доля потерь на выравнивание потока в межлопаточных каналах весьма мала, поэтому с достаточной для практики точностью можно суммарные потери приписать только потерям в системе ударных волн. [c.91] На рис. 10.65 приведена зависимость относительных потерь полного давления от угла атаки для густой решетки пластин с различными значениями углов установки, но при одной и той же скорости набегаюш,его потока. При нулевом угле атаки потери не зависят от угла установки и равны по величине потерям в прямом скачке. [c.91] При обтекании решетки пластин дозвуковым невязким потоком газа при докритических скоростях потери оказываются в точности равными потерям на удар, возникающим при расширении оторвавшегося с передней кромки потока, ширина которого увеличивается, согласно уравнению неразрывности и формуле (88), до ширины межлопаточного канала, равной з1п 0. Если в действительности, как это уже указывалось выше, при срыве струй с передних кромок образуется вихревое течение, то в этом случае суммарные потери включают в себя как потери, связанные с поддержанием вихревого течения у передней кромки, так и потери на последующее выравнивание потока в межлопаточных каналах решетки. [c.92] В соответствии со сказанным выше эти кривые не зависят от характера обтекания. Последнее будет приводить только к перераспределению давления при сохранении неизменным его интеграла по поверхности профиля. Иначе говоря, изменение характера течения приводит только к смещению линий действия равнодействующей при сохранении ее величины. [c.93] С увеличением угла атаки до г р равнодействующая сила сначала возрастает от нулевого значения до максимального, а затем монотонно уменьшается. С увеличением числа М[ точка максимума силы сдвигается в сторону меньших углов атаки с одновременным увеличением коэффициента силы при некотором значении числа М1 1 величина кр достигает нулевого значения. [c.93] Следует особо отметить, что в случае густой решетки пластин, в отличие от единичной пластины, зависимости коэффициентов силового воздействия потока газа от числа Маха в дозвуковом, околозвуковом и сверхзвуковом диапазонах имеют монотонный характер. [c.94] Рассмотрим теперь некоторые результаты экспериментального исследования сверхзвуковых диффузорных решеток, рассчитанных на торможение сверхзвукового потока с дозвуковой осевой составляюш ей скорости. Остановимся на опытах с изолированным межлопаточным каналом, проведенных С. И. Гинзбургом и Л. А. Сусленни-ковым. При дозвуковой осевой составляющей скорости такая замена бесконечной решетки единичным каналом, имеющим такие же передние кромки, как и у профиля решетки, справедлива только при нулевом угле атаки и при условии, что длина 1 прямолинейного участка выпуклой поверхности такова, что характеристика, идущая из конца этого отрезка, не выходит за фронт решетки (рис. 10.62). [c.94] Увеличение потерь полного давления с ростом скорости набегающего потока обусловлено как увеличением потерь в центральной части потока (связанных непосредственно с потерями в системе скачков), так и ростом интенсивности отрыва пограничного слоя вследствие увеличения скорости перед замыкающим скачком и перемещением его вниз по потоку вместе с точкой падения косого скачка. Последнее характеризуется смещением к выпуклой стороне канала точки крутого падения кривой распределения полного давления по шагу за каналом (рис. 10.69). [c.95] Мгновенные фотографии течения в решетке, полученные на приборе Тендера — Фуко с помощью цилиндрической оптики, приведены на рис. 10.72. [c.97] Из этих фотографий отчетливо видно, что перед решеткой имеется периодическая система ударных волн. Перед носком каждой лопатки устанавливается криволинейная ударная волна, одна из ветвей которой уходит вперед, возмущая поток перед решеткой, а другая ветвь падает на профиль соседней лопатки. Форма и положение ударных волн зависят от угла атаки. [c.98] При малых углах атаки ударная волна состоит из двух ветвей — одна расположена перед решеткой, а вторая входит в межлопаточный канал и представляет собой по существу косой скачок уплотнения. По мере увеличения угла атаки ударная волна выпрямляется, одновременно перемещаясь вверх по потоку. При наибольшем угле атаки ударная волна близка к прямому скачку, расположенному на заметном расстоянии от передней кромки профиля. [c.98] Вернуться к основной статье