ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Автомодельный режим течения в эжекторных соплах из "Аэрогазодинамика реактивных сопел " Начало автомодельного или безотрывного режима течения в эжекторных соплах имеет место в конце переходного участка и характеризуется постоянством относительного полного давления во втором (эжекторном) контуре сопла Ро2 Рос при дальнейшем увеличении степени понижения давления (режим 3 на рис. 3.68). Начиная с этого момента давление в эжекторном контуре, отнесенное к давлению в окружающей среде, 2/ 00. монотонно возрастает, а потери тяги начинают уменьшаться по мере приближения к своему минимальному значению, соответствующему расчетному режиму течения в каждом конкретном эжекторном сопле. Момент перехода к автомодельному течению, величина давления в эжекторном контуре, потери тяги и импульса сопла зависят от геометрических параметров сопла и величины расхода воздуха в эжекторном контуре. Простейшее эжекторное сопло — со звуковым насадком и цилиндрической обечайкой, изображенное схематично на рис. 3.68, так же как и другие схемы эжекторньгх сопел (рис. 2.1), характеризуется двумя определяющими геометрическими параметрами — относительной площадью среза / п эквивалентным углом коничности между кромкой критического сечения сопла и кромкой среза эжектора 0экв- Эти два параметра определяют, с одной стороны, момент перехода от отрывного течения к автомодельному. [c.159] В некоторых работах вместо эквивалентного угла коничности 83 используется относительная длина сверхзвуковой части сопла 4 [6], [16], однако из трех параметров, 83 и 4 Для простейшего эжекторного сопла только два являются независимыми. Иллюстрация влияния эквивалентного угла коничности звукового сопла с цштиндрической обечайкой при постоянном значении площади среза сопла = 1,4 на величину давления в эжекторном контуре Pq2 представлена на рис. 3.85 при нулевом расходе вторичного воздуха [16]. Приведенные на рис. 3.85а данные показывают, что увеличение эквивалентного угла коничности эжекторного сопла (уменьшение длины сверхзвуковой части при F = onst) приводит к смещению конца переходного и начала автомодельного участка течения в сторону больших значений тг (аналогично рис. 3.77) и более плавному протеканию зависимости Po2=fi ) на переходном режиме течения. При этом становится также более плавным характер изменения давления р 2, отнесенного к статическому давлению в окружающей среде (рис. 3.856). Минимальная величина давления Pq2/Poo соответствующая режиму запуска и переходу к автомодельному течению, с увеличением 83 существенно возрастает, что способствует менее резкому переходу к автомодельному режиму течения. [c.160] Номограмма на рис. 3.86 позволяет определить давление в эжекторных соплах с цилиндрической обечайкой в довольно широком диапазоне изменения основных геометрических параметров (относительной плогцади среза и эквивалентного угла коничности 0экв), пригодном для практического использования эжекторных сопел на летательных аппаратах. [c.162] В эжекторном контуре которых при = onst не зависит от величины 83 и соответствует области 83 5 рис. 3.86. Этому множеству эжекторных сопел соответствует единственная кривая = /(/ ), которая приведена на рис. 3.876. [c.164] В работе [6] сделана попытка объяснить существование предельной длины сверхзвуковой части эжекторных сопел для автомодельного режима течения на основании результатов исследований физической картины течения при нулевых расходах воздуха во втором контуре сопла. [c.164] Исследования включали визуализацию картины присоединения реактивной струи к внутренней стенке обечайки методом саже-масляного покрытия с одновременным измерением распределения статического давления и фотографированием потока за срезом сопла теневым прибором Теплера. [c.164] Схематично это объяснение дано на рис. 3.88. Диаграмма в левой части рис. 3.88 соответствует автомодельному течению при длине сверхзвуковой части, больше предельной, 4 эквивалентному углу коничности 83 т. е. области (А) на зависимости р 2 = /( экв) Соответственно диаграмма в правой части рис. 3.88 соответствует автомодельному режиму течения при короткой длине сверхзвуковой части 4 4 ( экв . т. е. области (Б). Визуализация течения на внутренней стенке обечайки и на пластине, установленной в вертикальной плоскости за срезом звукового насадка, показала, что на стенке обечайки можно вьщелить три зоны течения. В зоне I (ближе к срезу звукового насадка или к донной области) масляная пленка сохранилась практически полностью. Сопоставление размеров этой зоны с эпюрой давления на стенке обечайки, которое в этой зоне постоянно, показывает, что течение в этой зоне очень слабое и не действует на саже-масляную пленку. В зоне II наблюдается некоторое изменение вида масляной пленки (продольные наплывы масла) что свидетельствует о наличии слабого возвратного течения в донную область. В зоне III масляная пленка целиком вымыта потоком вплоть до выходного сечения сопла, кроме узкой поперечной полосы весьма небольшой ширины, центр которой характеризуется на схеме рис. 3.88 точкой П (ширина этой полосы в опытах работы [6] была 1 мм). Течение в зоне III сопровождается резким повышением давления на стенке до некоторого максимального значения р . Это свидетельствует о наличии сильного течения от точки П (которая характеризуется как точка присоединения потока) вправо к выходному сечению сопла. [c.164] Это позволило в работе [6] сделать предположение, что в точке П проходит линия раздела потоков (разделительная линия, обозначенная штрих-пун-ктирной кривой на схеме струи), часть которого течет к выходному сечению сопла, а часть — поворачивает в донную область эжекторного сопла (в область постоянного давления в эжекторном контуре). [c.164] Часть потока, проходящего справа от точки П , поворачивает после встречи со стенкой обечайки к срезу сопла с образованием системы скачков уплотнения. Пересекаясь, эти скачки создают косой скачок уплотнения, выходящий за срез сопла. [c.164] ТО укорочение 4 зоне III на рис. 3.88 не сказывается на давлении в донной области эжекторного сопла, на изменение полсшения точки присоединения, на величине давления в точке присоединения и максимального давления тах также на величине угла наклона результируюгцего скачка уплотнения, наблюдаемого на выходе эжекторного сопла. Снижение давления на стенке сопла в зоне III за точкой максимального давления р свидетельствует о наличии на этом участке сверхзвукового ускоряющегося течения. [c.165] Влияние основных геометрических параметров — относительной площади среза и эквивалентного угла коничности 83 — эжекторных сопел на потери тяги при нулевом расходе воздуха 1 62 = О представлено на рис. 3.89-3.91. [c.166] Влияние относительной плогцади среза Р на давление в эжекторном контуре сопел различных схем при различных значениях области постоянных значений р 2 по рис. 3.86 (т. е. для области 0экв ) и для незапертого течения в районе горла обечайки (если рассматривается эжекторное сопло с конической обечайкой) показано на рис. 3.93. [c.169] Следует также отметить, что приведенные выше результаты получены при исследованиях моделей с холодным воздухом, когда температуры реактивной струи и вторичного потока практически одинаковы, т. е. для этих случаев 1 22 = 02 ( = 1)- В общем случае некоторое количество вторичного воздуха может подаваться как для снижения потерь тяги, так и с целью охлаждения сопла. В реальных соплах натурных двигателей эти два эффекта вторичного воздуха, как правило, используются одновременно. [c.169] Результаты исследований характеристик эжекторных сопел с цилиндрической и конической обечайкой при определении потерь тяги первым способом приведены на рис. 3.94 и 3.95 [16], [127]. Достаточно очевидно, что в этом случае с увеличением расхода вторичного воздуха происходит пропорциональное снижение потерь тяги, поскольку вторичный воздух, вытекая за срезом сопла, создает некоторую дополнительную добавку к тяге основного (внутреннего) сопла. Кроме этого, наличие вторичного воздуха приводит к повышению давления в эжекторном контуре (рис. 3.92) и способствует менее резкому перерасширению реактивной струи и смягчению удара струи о стенку обечайки при запуске сопла. Это сопровождается более плавным возрастанием потерь тяги в момент запуска , снижением пика потерь тяги и смещением этого пика в сторону больших значений тг при увеличении расхода вторичного воздуха (рис. 3.94). [c.170] Вернуться к основной статье