Вихревой жгут

Когерентность таких КВС связана с тем, что они рождаются строго периодически в области соплового ввода, где уровень осевых скоростей наиболее высок. Поскольку в противоточной вихревой трубе на фанице раздела свободного и вынужденного вихрей имеется разрыв осевой составляющей скорости и соответственно производная dV dr максимальна, то именно там и происходит сворачивание соприкасающихся слоев газа в спиралевидные жгуты, опоясывающие вынужденный вихрь и вращающиеся вместе с ним. Вихревые жгуты могут образовываться в несколько рядов (по радиусу) и по мере движения вдоль вихревой трубы попарно сливаться. При этом будет происходить их укрупнение и соответственно уменьшение частоты появления. Именно это и подтвердили опыты [109, 245]. Аналогичная ситуация наблюдалась и в слое смешения струй [216]. [c.124]

Рис. 3.21. к механизму возникновения радиальной пульсации вихревого жгута [c.129]

Рис. 3.28. Расчетная схема радиальных пульсаций вихревого жгута

Причинами, вызывающими вибрационный режим горения, могут быть пульсации местной концентрации топлива, вызванные использованием малонапорной системы подачи топлива близкое расположение форсунки к стенкам камеры может быть причиной возникновения акустических колебаний, инициирующих неустойчивость рабочего режима. В то же время, источником неустойчивости могут быть спиралевидные вихревые жгуты, разрушающиеся на стенках перфорированной камеры, а также прецессия вихря (см. рис. 3.19). [c.317]

На рис. 2.6 дана система, состоящая из трех прямолинейных вихрей, расстояние между которыми в продольном и поперечном направлениях h = 50 см. Найдите скорости, сообщаемые вихрями друг другу, и определите характер движения заданной вихревой системы в двух случаях 1) интенсивности всех вихрей одинаковы по абсолютной величине и знаку (Pi = Tj = Г3 = Г) 2) интенсивность нижнего вихря одинакова по величине, но противоположна по знаку двум верхним вихревым жгутам абсолютная величина циркуляции Г1 = 100 м /с. [c.43]

В соответствии с этим вихревая поверхность, моделирующая крыло, состоит из системы подковообразных вихрей, каждый из которых представляет собой элементарный прямолинейный присоединенный вихрь с парой свободных вихревых жгутов, а также вихревой пелены, уходящей за крыло (рис. 9.14, б). [c.289]

Расчет второй составляющей в (9.217), определяющей функцию индуцированной скорости от пары свободных вихревых жгутов, ведем в соответствии с формулами (9.176), (9.209). Результаты расчета получены в задаче 9.42 [c.312]

Скорость, индуцированная парой свободных вихревых жгутов, вычисляется по (9.65) [c.353]

Рис. 11.4. Схема и размеры корпуса (I) с крыльями (2), оперением (3) и вихревыми жгутами (4)

Вихревая модель комбинации. Значение коэффициента эффективности (2.5.4) можно рассматривать как предельное, соответствующее условиям наиболее неблагоприятного обтекания. Однако в практических случаях такое обтекание не имеет места. Вихревая пелена не является плоской, а представляет собой пространственное течение, заполненное свернувшимися вихревыми жгутами. Они ближе по своей ориентировке к направлению ско- [c.196]

Схема вихрей, соответствующая реальному распределению подъемной силы по крылу, показана на рис. IX. 13, б. От присоединенного вихря вдоль всего размаха отходят элементарные свободные вихри с циркуляцией dt. Таким образом, циркуляция убывает от Го в середине крыла до нуля на концах, а позади крыла образуется сплошная вихревая пелена свободных вихрей, которая по мере удаления от крыла сворачивается в два вихревых жгута. [c.220]

К нижней поверхности крепится обтекатель 15, обеспечивающий плавный выход потока за лопастями. Обычно его выполняют сварным с вогнутыми образующими, иногда — из двух усеченных конусов по аналогии с осевыми турбинами. Обтекатели, как показывает практика, при нерасчетных режимах испытывают большие нагрузки, поэтому и их крепление (рис. VI. 1, б) посредством болтов 18, надежно защищенных против самоотвинчивания, должно быть достаточно прочным. Эти нагрузки, возникающие при колебаниях вихревого жгута в потоке эа рабочим колесом, трудно определить, поэтому диаметр болтов принимают достаточно большим, ориентировочно равным = (0,005 н-0,01) Dy. Соответственно выбирают и толщину фланцев. Иногда обтекатель крепят (рис. VI.I, в) к штырю 14 гайкой 16. [c.176]

Наиболее характерным примером отрывной кавитации, имеющей место в гидравлических машинах, является кавитация внутри вихревого жгута, возникающего за рабочими колесами радиально-осевых гидротурбин при малых нагрузках и на форсированных режимах [60, 115]. В зависимости от гидродинамических условий этот жгут, а следовательно, и кавитационная зона могут распространяться до втулки рабочего колеса и даже проникать в межлопастные каналы. [c.49]

Помимо кавитации в вихревом жгуте возникновение отрывной кавитации может быть вызвано неровностями поверхности. [c.49]

Выход хвостовой части лопатки направляющего аппарата на поверхность нижнего кольца (рис. 59) также способствует образованию вихревых жгутов, которые, продвигаясь внутрь рабочего колеса, еще более усиливают износ входных кромок лопастей. [c.147]

Наибольшая величина вертикальных скоростей AFj, возникает на оси концевого вихревого жгута и медленно затухает с расстоянием. Так, например, на дистанции до 500 м вертикальные скорости Vy остаются почти постоянными и лишь на расстоянии 2—3 км уменьшаются в 1,5—2 раза. С изменением высоты относительно плоскости вихревой скос потока быстро затухает и при превышении либо принижении позади летящего самолета, равном половине размаха крыла впереди летящего самолета, скос потока заметного воздействия па позади летящий самолет не оказывает. [c.43]

При некоторых ( критических ) значениях / приток воздуха в закрытое пространство трубы почти прекращается, а струя в виде двух вихревых жгутов уходит целиком в противоположный конец трубы (рис. 3-6, б). [c.118]

Отсутствие парных слияний индуцированных звуком кольцевых вихрей в рассмотренных в настоящем параграфе случаях, по-видимому, может быть объяснена большой интенсивностью этих вихрей. Аналогичный эффект, как известно, наблюдается в вихревой дорожке Кармана при отрывном обтекании цилиндра, где также отсутствуют парные слияния плоских вихревых жгутов[4.2]. [c.138]

При полете вертолета вперед вихревой след винта сворачивается, причем сворачивание происходит в два этапа. Сначала отдельные вихри, сходящие с концевой части лопасти, быстро сворачиваются в вихревые жгуты, которые тянутся за каждой лопастью и образуют систему переплетающихся, заходящих одна в другую спиралей. Затем эти спирали, взаимодействуя, сворачиваются в дальнем следе в два вихря, похожие на вихри за круглым крылом. В наблюдавшейся экспериментально картине [c.141]

Итак, расчет нагрузок на лопасти несущего винта по теории несущей линии связан с определением -индуктивных скоростей в сечениях от продольных и поперечных вихрей следа. Для определения скорости притекания потока к сечению лопасть заменяется присоединенным вихрем, расположенным вдоль линии четвертей хорд, а продольные свободные вихри, образующиеся вследствие изменения подъемной силы по размаху, продлеваются до присоединенного вихря. Индуктивная скорость подсчитывается в месте расположения присоединенного вихря. Простейшим и экономным в вычислительном отношении представлением сложной системы свободных вихрей лопасти является сетка из вихревых элементов конечной длины. Свернувшиеся концевые вихревые жгуты лопастей хорошо описываются сосредоточенным вихрем. На основе проведенного выше исследования обтекания профиля можно заключить, что модель несущей линии применима и при наличии в следе поперечных вихрей. При адекватном представлении расположенного близ лопасти участка пелены вихрей нестационарные аэродинамические эффекты могут быть рассчитаны достаточно верно, несмотря на то, что индуктивная скорость определяется лишь в одной точке по хорде (на присоединенном вихре). Для повышения точности результатов расчета пелену поперечных вихрей следует обрывать, не доходя до присоединенного вихря, на четверть хорды. Непрерывное распределение вихрей еле- [c.448]

Интересно, что возмущение скорости протекания, полученное при гармонических изменениях нагрузки, вдвое превосходит эту величину (т. е. ЬХ — ЬСт/9-Xq). Различие объясняется влиянием поперечных вихрей. Вывод в разд. 10.6.3 соответствующих формул показывает, что при гармонических нагрузках (в частности, обусловленной моментами первой гармоники) одна часть возмущения индуктивной скорости создается поперечными, а другая — продольными вихрями. Наличие у винта постоянной силы тяги приводит к образованию в основном продольных вихрей (концевых вихревых жгутов), что влияет на индукцию вдвое слабее, чем возникающие на втулке моменты. Воспользовавшись известным результатом стационарной импульсной теории винта при полете вперед (разд. 4.1.1) [c.476]

Прямолинейный отрезок вихря является наиболее удобным элементом для построения системы вихрей несущего винта при расчетах неоднородного поля индуктивных скоростей. Ломаной ли- нией из таких элементов можно моделировать спиральные концевые вихревые жгуты. Отрезки прямолинейных вихрей позволяют также описывать продольную и поперечную завихренности, сходящие с внутренней части лопасти, причем для сглаживания особенностей поля скоростей целесообразно радиус ядра брать большим. [c.493]

Рис. 3.19. Крупномасштабные вихревые жгуты в камере энергоразделения трубы Ранка-Хильша [118]

Качественно возникновение радиальных смещений КВС можно представить следующим образом. На границе раздела потенциального и вынужценного вихрей в результате осевого противотока генерируются вихревые жгуты, опоясывающие вихревое ядро (ВЯ). Вследствие вращения вихревых жгутов вместе с ядром относительно оси вихревой трубы с угловой скоростью П будет происходить изменение ориентации момента импульса малого элемента вихревого жгута, в результате чего возникнет гироскопический момент, который развернет момент импульса так, что тот не будет направлен под углом л/2 к оси трубы, как это происходит в момент образования КВС (рис. 3.21). [c.129]

Таким образом, КВС как области с повышенным энергосодержанием, переходят на периферию, тем самым увеличивая ее энергию. Такой механизм неустойчивости действует только в одном направлении и хорюшо согласуется с возникновением реверса при образовании зоны рециркуляции в области диафрагмы вихревой трубы. В этом случае КВС возникают на фанице рециркулирующего потока. Направление силы Г можно определить по знаку скалярного произведения вектора угловой скорости вращения приосевого вихря Л и вектора угловой скорости вихревого жгута <0, после его разворота. В описанном выше безре-циркуляционном режиме это произведение положительно, что соответствует силе, направленной к периферии. Возникновение зоны рециркуляции приводит к изменению направления начальной завихренности КВС и осевой составляющей скорости, что соответствует зеркальному отражению относительно плоскости, перпендикулярной оси вихревой трубы. Но при зеркальном отражении скалярное произведение не изменяется и, соответственно, не изменяется направление действия силы F. В результате вихревой перенос энергии будет идти из зоны рециркуляции в область потока, выносимого через отверстие диафрагмы, что и приводит в конечном счете к его нагреванию. [c.130]

Второй режим наблюдается при больишх числах Fr ,. Количество подаваемого воздуха определяется площадью сечения, через которое воздух поступает в каверну. Практически воздух из атмосферы может поступать либо по вихревым жгутам за каверной, либо вдоль вертикальных стоек (у катеров на крыльях), находящихся в отрывном режиме обтекания, либо по внутренним трактам системы подачи воздуха. Для определения числа кавитации в этом случае необходимо принять давление /7 = Н-+ PgH, а /7 = р,. [c.235]

Жесткое крепление лопастей на ступице и ободе в радиально-осевых турбинах приводит к тому, что гладкое обтекание в них возможно только на одном, так называемом расчетном режиме, обычно соответствующем 80% от полной мощности при расчетном напоре. При нерасчетных режимах (Л гур / и Я,ур //) поток набегает на входные кромки лопастей с определенным углом атаки, в результате чего образуются вихри, обычно сходящиеся на выходе из рабочего колеса в общий вихревой жгут спиральной формы, вращающийся с определенной частотой и вызывающий внезапные изменения и пульсапию давления в потоке. В турбине при этом возникают вибрация и удары, которые могут сделать недопустимой эксплуатацию. Эти так называемые нестационарные явления усиливаются при все более отличающихся от расчетного режимах. Необходимым условием эксплуатации является требование, чтобы при любой мощности и при напорах от 0,6Я до Н неспокойные режимы были допустимыми. Обычно они наиболее выражены при мощностях (0,2-т 0,6) N и более [c.29]

Основной частотой вынужденных колебаний является частота <Вое = лп/ЗО, где п — частота вращения, об/мин. Кроме того, действуют кратные ей лопастная частота = я/12/ЗО и лопаточная частота = ппг Ш, лопаточнолопастная частота со ,. лп = а также вынужденные частоты, вызванные вращением неуравнов( шенного вектора магнитного поля и неуравновешенных гидродинамически сил. Последняя обычно связана с вращением вихревого жгута за рабочи е колесом. Первые три частоты выше основной оборотной частоты и для системы вала существенного значения не имеют. Последние две наиболее характерны для переходных режимов. [c.201]

Характер износа лопастей рабочего колеса аналогичен характеру износа лопастей рабочего колеса турбины Р082. Еще более ярко выражена специфика износа входной кромки лопасти в области ее примыкания к нижнему ободу (рис. 3). Относительно узкая, но чрезвычайно глубокая (до 40 мм) выбоина в этой части у всех лопастей рабочего колеса наводит на мысль, что она является результатом прохождения вихревого жгута, наличие которого было зарегистрировано измере- [c.7]

Разрушение поверхностей нижнего и верхнего колец, а также торцов лопаток направляющего аппарата вследствие щелевой кавитации в зазорах. между кольиами и торцами лопаток, о которых говорилось в 9, могут быть в значительной мере уменьшены устройством дополнительных уплотнений. Установленные по инициативе института Оргэнергострой на одном из агрегатов Эзминской ГЭС, такие уплотнения оказались весьма эффективными. Ликвидация нижнего подшипникового узла лопаток направляющего аппарата устраняет источник образования вихревых жгутов и, упрощая конструкцию, облегчает и ускоряет ремонтные работы. [c.148]

В. И. Ханжонков и Н. И. Давыденко [3-31] на основании визуальных наблюдений показали, что при малых значениях / струя, входящая через отверстие внутрь трубы, направляется к противоположной стенке, по которой она растекается во все стороны. При этом часть струи идет в конец трубы с закрытым торцом, поворачивается на 180° и уходит в другой конец трубы в виде двух вращающихся вихревых жгутов (рис. 3-6, а). [c.117]

Дисковая вихревая теория несуш,его винта в вертикальном полете элементарно проста, особенно в случае равномерной нагрузки. Лопастная вихревая теория рассматривает винт с конечным числом лопастей, и схематизирует след вихревыми нитями и пеленами, которые расположены на геликоидах, отходящих от каждой лопасти. Задача о расчете индуктивной скорости в этом случае математически гораздо сложнее, чем в случае завихренности, распределенной по следу, но для осевого течения еще можно получить некоторые аналитические соотношения. Лопастная вихревая теория аналогична анализу работы крыла, выполняемому в плоскости Треффца. В таком анализе рассматривается дальний след, где влияние крыла на течение пренебрежимо слабо. Решение задачи о распределении завихренности в следе определяет также нагрузку крыла. Путем решения более простой задачи в дальнем следе (где параметры не зависят от осевой координаты) можно получить точное распределение нагрузки крыла с учетом влияния его концов. Практическая пригодность решения зависит от принятой схемы следа. В классических работах использованы далекие от реальности схемы вихревой пелены, не сворачивающейся в концевые вихревые жгуты и не возмущенной вследствие самоиндукции. Анализ дальнего следа при исследовании обтекания несущего винта не позволяет сделать какие-либо выводы о том, как должна быть скомпонована лопасть для получения жё--лаемой нагрузки. Для этого нужно знать индуктивную скорость на диске винта. [c.91]

Теория элемента лопасти представляет собой распространение теории несущей линии на вращающееся крыло. В линеаризованной вихревой модели пелена вихрей состоит из спиральных продольных вихрей, тянущихся за каждой лопастью. В случае невращающегося крыла деформациями вихревой пелены и сворачиванием концевых вихрей обычно -можно пренебречь, поскольку элементы вихрей уносятся вниз по потоку и удаляются от крыла. Вращающаяся же лопасть, напротив, постоянно приближается к элементам пелены вихрей, сходящих с лопасти винта, идущей впереди рассматриваемой. Поэтому модель пелены вихрей, используемая для расчета индуктивных скоростей на лопасти, должна быть более детальной и точной, чем в случае крыла. Сходящие с концов лопастей участки вихревой пелены быстро сворачиваются в концевые вихревые жгуты, которые лучше описываются вихревой нитью, чем пеленой вихрей. Для многих режимов полета требуется учитывать деформации концевых вихревых жгутов, вызываемые созданными этими жгутами индуктивными скоростями, так как без этого не удается произвести достаточно точный расчет нагрузок. В излагаемых далее простых способах расчета индуктивной скорости используется схема активного диска. Это позволяет определять среднюю индуктивную скорость по закону сохране ния количества движения. [c.430]

Высшие гармоники нагружения лопастей несущего винта при полете вперед рассматривались в работе Миллера [М.125] (1964 г.), где было установлено, что неоднородность поля скоростей протекания потока через диск винта связана главным образом с наличием и формой концевых вихревых жгутов лопастей, интенсивность которых определяется средним значением подъемной силы винта ). Таким образом, доминирующую роль в образовании высоких гармоник нагрузки при полете вперед играют не поперечные, а продольные вихри. Следующим по важности фактором является изменение скоростей протекания вследствие влияния ближней к лопасти части ее следа. Миллер установил, что при очень малых значениях характеристики режима ц рассмотренные выше эффекты повторного влияния пелены весьма существенны. Однако при ц 0,2 сохраняется влияние лишь близкой к лопасти части следа, учитываемое функцией Теодорсена. [c.466]

Займемся дальнейшим развитием, нестационарной теории профиля с тем, чтобы приспособить ее к анализу обтекания вращающейся лопасти. Хотя основы теории уже излагались в предыдущих разделах, приложение ее к лопасти несущего винта требует учета целого ряда дополнительных факторов. Применение схемы несущей линии разделяет задачу расчета нестационарных аэродинамических нагрузок при пространственном обтекании на две части внутреннюю, в которой исследуются аэродинамические характеристики профиля, и внешнюю, состоящую из расчета индуктивных скоростей, создаваемых в сечении лопасти вихревым следом винта. Что касается внутренней задачи, то при стационарном обтекании плоского профиля аэродинамические нагрузки могут быть получены из эксперимента и представлены в виде табулированных зависимостей их от угла атаки и числа Маха. При нестационарном досрывном обтекании применимы результаты теории тонкого профиля. Решение внешней задачи затруднено тем, что система вихрей винта имеет весьма сложную конфигурацию. За каждой из вращающихся лопастей тянутся взаимодействующие винтовые вихревые поверхности, деформирующиеся в поле создаваемых ими индуктивных скоростей с возникновением областей сильной завихренности в виде концевых вихревых жгутов. Аналитическое определение индуктивной скорости на лопасти без весьма существенных упрощений модели вихревого следа (например, представления винта активным диском) оказывается невозможным. На практике неоднородное поле индуктивных скоростей определяют численными методами, подробно обсуждаемыми в гл. 13. Ввиду сказанного ниже не предполагается отыскивать зависимость между индуктивной скоростью и нагрузкой путем введения функции уменьшения подъемной силы. Напротив, сами индуктивные скорости являются фактором, учитываемым явно в нестационарной теории профиля. Для построения схемы несущей линии желательно, чтобы вычисление индуктивных скоростей производилось лишь в одной точке по хорде. Проведенное выше исследование обтекания профиля на основе схемы несущей линии указывает способ, который позволяет аппроксимировать нестационарные нагрузки с достаточно полным отображением влияния пелены вихрей. Применительно к лопасти достаточно рассмотреть лишь часть пелены, расположенную вблизи ее задней кромки. При построении нестационарной теории обтекания вращающейся лопасти надлежит учесть влияние обратного обтекания и радиального течения. Теоретические нагрузки должны быть скорректированы таким образом, чтобы они отражали влияние [c.480]

Если крыло конечного размаха или нестационарно движущееся крыло бесконечного размаха создает подъемную силу, то за крылом возникает след, состоящий из продольных и поперечных свободных вихрей (вихревая пелена). Вихри следа в свою очередь вызывают на поверхности лопасти дополнительные индуктивные скорости, оказывающие существенное влияние на аэродинамические нагрузки. Поэтому расчет скоростей, индуцируемых пеленой вихрей, представляет собой важную часть определения аэродинамических нагрузок. Чтобы рассчитать последние с удовлетворительной точностью при приемлемых затратах на проведение вычислений, целесообразно аппроксимировать непрерывную пелену свободных вихрей решеткой из дискретных вихревых элементов. Индуцируемая таким элементом скорость может быть описана аналитическим выражением, а полная индуктивная скорость определяется путем суммирования скоростей от каждого из элементов. Наиболее важен учет концевых вихревых жгутов. Эти жгуты хорошо описываются последовательностью прямолинейных вихревых отрезков, образующих ломаную линию. Свободные продольные и поперечные вихри, сходящие с внутренних участков лопасти, существенно меньше, влияют на результаты расчета индуктивной скорости. Поэтому для них могут использоваться более грубые модели — от полностью игнорирующих влияние этих вихрей до использующих сетки дискретных вихревых элементов или вихревые по-вёрхности. [c.488]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...