ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние сжимаемости на форму трубок тока. Элементарная теория сопла Лаваля из "Механика сплошной среды. Т.2 " Рассмотрим теперь вопрос о влиянии сжимаемости на форму трубок тока при установившемся движении газа. Предположим, чтотрубка тока тонкая, и поэтому будем считать характеристики движения в разных точках каждого сечения одинаковыми. Пусть S — площадь произвольного поперечного сечения трубки тока, причем сечение берется перпендикулярно к скорости движения частиц газа. [c.44] Подставив это выражение в (6.2), можно получить зависимость 8 = 8 (ь) Т1 найти форму трубок тока. [c.45] Если поток сверхзвуковой (М 1) и скорость потока вдоль трубки тока растет, то pv убывает и трубка тока расширяется. Наоборот, если трубка тока расширяется, то скорость сверхзвукового потока в ней растет. Если же скорость сверхзвукового потока вдоль трубки убывает, то pv растет и поперечное сечение уменьшается, следовательно, сверхзвуковой поток в сужающемся канале замедляется. Мы видим, что имеется принципиальное различие между поведением трубок тока в дозвуковом и сверхзвуковом потоках. [c.46] Полученные выводы справедливы для произвольных установившихся движений любого идеального газа. [c.46] График 5 = 5 (г ) приведен на рис. 24. [c.46] Насадок, состоящий лишь из сужающегося участка (рис. 26, б), называется простым соплом, или очком. Наибольшая скорость, которую можно получить, выпуская адиабатически газ через простое сопло, равна скорости звука, и достигается эта скорость в наиболее узком сечении, т. е. на срезе сопла. Простые сопла и сопла Лаваля широко применяются в технике сопло Лаваля является необходимым элементом конструкций ракетных двигателей, сверхзвуковых аэродинамических труб и т. п. Рассмотрим подробнее адиабатические течения в простом сопле и в сопле Лаваля. [c.47] Однако изменение противодавления ро будет сказываться на течении газа вне сопла в свободной струе вне сопла скорость при понижении Ро может стать сверхзвуковой, но поток в свободной струе не будет однородным (скорость существенно меняется по сечению струи). [c.49] График этой зависимости рг от р/р приведен на рис. 30. Очевидно, что точке максимума на этом графике соответствует точка на линии тока, в которой М = 1 и р = р р. [c.49] Рассмотрим качественно течение в сопле Лаваля при условии, что давление на срезе сопла равняется давлению в окружающей среде. Такие режимы течения в сопле называются расчетными режимами, а сопло в этом случае называется расчетным. Нас будут интересовать распределения давления и скорости по оси сопла (рис. 31) и характер изменения расхода через сопло Q = ( vS от ро/р (рис. 32). При Ро = р газ через сопло Лаваля не течет и = 0 (точка А на рис. 32). Если противодавление ро несколько уменьшить, то в сопле начнется дозвуковое течение с некоторым расходом Q (например, точка В на рис. 32). Распределения скорости V и давления р по оси сопла в этом случае показаны на рис. 31 (кривые 1—1 ). Наибольшая скорость и наименьшее давление будут достигаться в минимальном сечении сопла Лаваля. [c.50] Перемещению вдоль оси сопла по направлению к его выходному срезу вых будет соответствовать перемещение по кривой ри (рис. 30) от некоторой точки Ъ к точке с, соответствующей и обратно от точки с к точке d, соответствующей 5вых- Еще уменьшая противодавление, опять получим дозвуковой режим течения в сопле, но с большим расходом (например, точка Е на рис. 32) кривые распределения скорости и давления по оси сопла имеют вид 2—2 на рис. 31. Перемещению по оси сопла будет соответствовать перемещение по кривой рг (рис. 30), аналогичное предыдущему, но конечная точка g подъема по дозвуковой ветви кривой рг будет лежать несколько выше точки с. [c.50] При ро = Рз в сопле осуществляется полностью дозвуковой режим течения, а при Ро = Р4 — дозвуковой до минимального сечения и сверхзвуковой за минимальным сечением на срезе сопла при этом возникает определенная сверхзвуковая скорость 1 4. Отметим, что получить в данном сопле сверхзвуковой режим течения с другой скоростью на срезе сопла, не меняя параметров газа в баллоне, а меняя только давление на выходе ро, невозможно. Для того чтобы получить другую сверхзвуковую скорость истечения, не меняя параметров торможения потока. [c.51] Если температура торможения увеличивается (за счет подогрева газа в баллоне), а р = onst, то горло сопла необходимо расширять. При Т = onst за счет потерь может происходить уменьшение р (рост энтропии) при уменьшении р горло сопла также необходимо расширять. Если сопло не может пропустить расход, задаваемый внешними условиями, то установившееся движение газа становится невозможным. В этом случае в газовом потоке могут возникать резкие колебания. [c.52] Вернуться к основной статье