Сверхзвуковое течение в струе

Н. т. наблюдается при обтекании тел, течении в струях и соплах, особенно при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Напр., хим. реакции в соплах реактивных двигателей протекают неравновесно, поскольку характерное время реакций сравнимо с временем прохождения объёма газа через сопло. [c.328]

Влияние на характеристики свободной турбулентной струи числа Маха потока в выходном сечении сопла. Характеристики струй, перегороженных стенками. Согласно теории турбулентных струй [3] распределение скоростей в поперечных сечениях пограничного слоя начального и основного участков свободной турбулентной струи следует приводившемуся уже ранее уравнению (7,4) в области дозвуковых и при сверхзвуковых скоростях течения в струе. На рис, 22,1, а показано распределение скоростей течения в сечениях пограничного слоя начального участка струи при числах Маха Mq для выходного сечения сопла, равных 1,5 и 3. Точки на графике соответствуют опытным данным точки 1 и 2 получены при Mq = 1,5, соответственно для h/do, равных 4 и 2 точки 3 — при Мо=3 для h/do=i. Показанная на [c.232]

В связи с этим решение прямой задачи в рамках одномерного приближения при расчете разного рода неравновесных течений в соплах и струях, в том числе и двухфазных, представляется нецелесообразным. В то же время очевидны преимущества решения обратной задачи с заданным по длине распределением какого-либо из газодинамических параметров р, р или W. В этом случае отпадает необходимость использования уравнения (3.36), так как форма струйки тока не задана, а определяется из уравнения (3.24), а система (3.25). .. (3.29) не содержит уже особой точки. Кроме того, давление, а в еще большей степени — плотность и скорость мало отличаются от соответствующих равновесных значений и могут быть определены из расчетов, например, двумерных равновесных течений или измерены в эксперименте. И, наконец, отработанный алгоритм решения системы (3.25). .. (3.29) с заданным распределением p=p s) или p = p(s) может быть полностью использован при расчете пространственных неравновесных течений. Если неравновесный процесс начинается в сверхзвуковой области сопла (в случае, например, неравновесной конденсации), то необходимость прохождения особой точки отпадает и возможно решение как прямой, так и обратной задачи. Отметим, что решение обратной задачи особенно удобно при исследовании течений в струях, для которых форма струйки F F s) неизвестна. [c.113]

Главная особенность истечения струи во встречный поток (см. рис 1.2, 6 в аспекте силового взаимодействия струйного и встречного газов — наличие поверхности раздела ортогональной оси струи. При удалении от оси эта поверхность искривляется в сторону сопла и является слоем смешения рабочего и встречного газов. В окрестности кромки сопла образуется замкнутая область циркуляционного течения смеси этих газов. В случае сверхзвукового встречного потока в нем перед поверхностью раздела формируется головной скачок уплотнения Картина течения в струе перед поверхностью раздела во многом аналогична картине натекания струи на преграду и рассматривается ниже. [c.21]

Расчеты по этим формулам достаточно точны только для дозвукового потока. Объясняется это тем, что при торможении сверхзвукового потока перед насадком возникает ударная волна, пересекая которую газовые струи претерпевают значительные гидравлические потери. Поэтому давление в трубке J пневматического насадка при сверхзвуковом течении существенно отличается от полного давления набегающего потока, что делает формулы (68) и (72) в этом случае неприменимыми. [c.33]

При дальнейшем течении в любой струйке тока внутри изобарической сверхзвуковой струи происходит непрерывное торможение — с переходом через скорость звука — до малых скоростей, также за счет одностороннего внешнего воздействия — передачи количества движения во внешнюю среду. [c.217]

Около оси струи 1на участке торможения криволинейный скачок переходит в прямой скачок уплотнения, получивший название диска Маха, за которым скорость течения становится дозвуковой. Периферийные линии тока образуют сверхзвуковое течение, которое, как следует из теоретических расчетов ) и экспериментов ), дважды пересекает криволинейный скачок 1 — l d и отраженный скачок d — п. Одна из линий тока 2—2) этой зоны течения изображена на рис. 7.31. Поверхность 1—1 (часть криволинейного скачка) представляет собой так называемый висячий скачок уплотнения, постепенно ослабляющийся с приближением к кромке сопла и полностью вырождающийся, немного не доходя до последней. [c.411]

Заметим, что все вышеприведенные расчеты выполнены без учета нарастания пограничного слоя на обтекаемых поверхностях. Влияние пограничного слоя может быть учтено введением поправки в контур тела на толщину вытеснения б. Для этого необходимо применить какой-либо численный или интегральный метод расчета ламинарного или турбулентного пограничного слоя (гл. VI) совместно с изложенным выше методо<м сквозного счета. При наличии интенсивных скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке возможен отрыв пограничного слоя (гл. VI, 6). Отрыв пограничного слоя приводит к картине течения в канале, существенно отличающейся от идеального расчета. Оставаясь в рамках приведенной выше методики расчета, можно попытаться в первом приближении учесть влияние отрыва на характеристики течения. С этой целью предлагается использовать зависимости для отношения давлений в зоне отрыва дг/ро и для длины отрывной зоны Ь/б (гл. VI, 6). При расчете течения методом сквозного счета от сечения, где начинается отрывная зона, как и в случае струи, на границе задается давление, равное давлению в зоне отрыва. Заметим также, что при расчете струи, вытекающей из сопла во внешний поток, возможно учесть влияние спутного потока, решая соответствующую задачу о взаимодействии двух сверхзвуковых потоков на границе струи. [c.293]

Действие сопел с косым срезом при небольщих противодавлениях вследствие расщирения струи (из-за поворота струи на выходе из сопла) аналогично действию сопел Лаваля, чем и объясняется возможность получения в этих соплах сверхзвуковых скоростей. В наиболее узком сечении сопла с косым срезом (сечении СВ) скорость течения газа меньше местной скорости звука (при больших противодавлениях) или равна ей (при малых противодавлениях) в последнем случае давление газа в сечении СВ равно критическому. [c.321]

Сверхзвуковой поток в некотором сечении струи газа к = 1,4) характеризуется числом М.1 = 10. На сколько отличается от предельного значения сотах угол отклонения этого потока, отсчитываемый от начального состояния течения с числом М1 = 1 [c.141]

При малых противодавлениях направление течения газа в выходной части сопла изменяется, газовая струя отклоняется от оси сопла на угол i, тем больший, чем меньше противодавление. В результате сечение струи увеличивается, давление уменьшается, а скорость истечения соответственно возрастает, достигая сверхзвуковой. Поворот выходящей из сопла струи газа вокруг точки С (вниз) обусловлен необходимостью выравнивания давлений в струе и окружающей среде, что возможно при расширении струи при повороте. [c.354]

Сверхзвуковое истечение газа в жидкость при. водит к формированию отчетливой сплошной струи, которая затем дробится в связи с падением скорости движения газа и воздействием возмущенного движения жидкости. s/d Измерение давления вдоль оси таких струй, проведенное М. Г. Моисеевым (рис. 3-26), отчетливо показывает существование двух характерных областей течения. В первой имеют место резкие колебания полного напора, близкие к тем, которые имеют место в обычной сверхзвуковой струе газа, вытекающей в пространство, заполненное также газом. Далее имеет место плавное изменение полного напора. [c.66]

При движении с трением скорость звука перестает быть единственным показателем, определяющим обращение профиля струи. Из (7-2Г) следует, что расширяющийся канал необходим для преобразования кинетической энергии в энергию давления не только при движении с дозвуковыми скоростями. В тех случаях, когда при сверхзвуковом течении удовлетворяется неравенство [c.229]

В исследованиях течения через решетки турбомашин возникает ряд задач, в которых трение жидкости об ограничивающие стенки отсутствует или пренебрежимо мало. Эти задачи связаны с процессом смешения в потоке струй или образования скачков уплотнения, причем для рассматриваемых течений характерно выравнивание параметров потока на бесконечности за решеткой. Выравнивание при смешении струй происходит в результате действия сил внутреннего трения, а в сверхзвуковом потоке — в результате воздействия на скачки волн разрежения. [c.232]

Схема течения в косом срезе решетки СА показана на рис. 9.12. Течение газа в косом срезе при > 1 происходит аналогично течению при обтекании внешнего тупого угла большего 180°. В минимальном сечении (в горле СА) скорость газа равна скорости звука. Около выходной кромки (в точке т ) происходит почти скачкообразное падение давления от его критического значения в горле (ртк ,) до величины pi на выходе из сопла. В результате из точки т исходит серия волн )разрежения, при прохождении через которые поток разгоняется и поворачивается в сторону свободной границы струи. Отражение волн разрежения от спинки соседней лопатки и возникновение скачков уплотнения в результате взаимодействия струй, вытекающих из соседних каналов, усложняет картину течения в косом срезе, но не нарушает общей закономерности разгона сверхзвукового потока в области косого среза. [c.155]

Таким путем может быть решен ряд практических задач, когда в плоских сверхзвуковых потоках образуются волны разрежения и сжатия, а ноток ограничивается твердыми стенками или свободными граница.ми. Для примера на рис. 5.14 показано течение в плоской сверхзвуковой струе, выходящей из устья сопла Лаваля, в пространство с более низким давлением, чем в канале. В точках А н В возникают центрированные волны разрежения, в которых поток расширяется до окружающего давления. Эти волны отражаются от границы струи на участках А А", В В" и образуют волны сжатия. В точках А ", В" волны сжатия вновь отражаются и образуют волны разрежения. Далее (в невязкой жидкости) картина повторяется. Для наглядности все волны изображены прямыми линия.ми, хотя, как было показано, в области интерференции они искривляются. [c.112]

Течение в сверхзвуковой затопленной струе обычно характеризуют следующими критериями подобия степенью нерасчетности истечения п = = Ра /Роо, числом Маха на срезе сопла Mq = о / о и углом наклона контура сопла в выходном сечении Qq. Здесь ра и роо соответственно статическое давление на срезе сопла и в окружающей среде, uq и ао - скорость истечения и скорость звука. При этом различают три режима п = 1 - расчетный режим, п < 1 - режим перерасширения и п > 1 режим недорасширения. [c.178]

Давление и угол наклона вектора скорости остаются непрерывными при переходе через линию раздела. Поэтому давление дозвукового потока и, принимая во внимание интеграл Бернулли и связь между давлением и плотностью, его скорость на линии раздела определенным (заранее известным) образом связаны с углом наклона вектора скорости. Если дозвуковой поток ограничен, помимо линии раздела, прямолинейными стенками (как в рассматриваемых нами задачах) или свободными поверхностями, то, применяя преобразование Чаплыгина, задачу об определении течения в дозвуковом слое можно свести к граничной задаче для уравнения относительно функции тока в известной области, аналогично тому, как это делается при решении задач о газовых струях. Таким образом течение в дозвуковом слое можно рассчитать независимо ог течения во внешнем потоке, используя только условия на бесконечности и на обтекаемой стенке. После того как дозвуковое течение определено и, в частности, найдена форма линии раздела, сверхзвуковой поток во внешней области и возникающие в нем скачки уплотнения рассчитываются, как в задаче об обтекании заданной линии тока, решение которой изложено в [8]. [c.57]

Импульсный плазменный генератор, регулируя параметры и ус-звия разряда, позволяет изменять картину течения в струе. При хтебательном характере разряда можно обеспечивать непрерыв-зш переход от струи с ударной волной к струе с почти периодиче-юй структурой [4]. На рис. 1, а приведена типичная фоторазвертка 1К0Й плазменной струи. Наблюдаемая картина объясняется на ос-)вании представлений о характере течения в сверхзвуковой струе условиях недорасширения [3]. [c.263]

Приведена разностная схема для пространственного случая и даны примеры расчета сверхзвуковых течений в пространственных соплах, струях и воздухозаборнике. При этом исходные уравнения, предположения о свойствах газа, обозначения, способ обезразмеривания, задание начальных данных и т.п. тождественны принятым в Гл. 7.4. [c.157]

На рис. 6.2, б представлена схема течения, коюрая основана на анализе картин визуализации и результатов измерения параметров течения в струе зондовыми методами. Так как в сверхзвуковой струе основная масса газа течет в пределах сжатого слоя, то в этом слое наблюдается высокая концентрация частиц, что приводит к увеличению интенсивности рассеянного света, что в свою очередь проявляется в виде более светлой области поперечного сечения струи. [c.163]

Установка вертикальных перегородок в выходном сечении сопла со скошенным срезом еще более усложняет структуру течения в реактивной струе. Фотографии картины течения в плоском сопле со скошенным срезом при наличии 12 тонких перегородок, установленных равномерно по ширине выходного сечения сопла, представлены на рис. 4.28. На возникающие за срезам сопла при виде в плане скачки уплотнения, аналогичные скачкам у сопла без перегородок (рис. 4.27), накладываются по два хвостовых замыкающих скачка уплотнения от каждой вертикальной перегородки, которые имеют некоторую ненулевую тещину и обтекаются как крыловые профили. Это наложение скачков дает ячеистую картину течения в плане, трансформация которой с увеличением ТГс происходит в виде увеличения размеров ячеек (рис. 4.28). Увеличение толщины перегородок от //Л = 0,07 до 0,35, сохраняя ячеистость структуры течения за срезом сопла, приводит при наличии более толстых перегородок к уменьшению критического сечения сопла (как суммарного, так и локального между двумя соседними перегородками), к образованию плоского сверхзвукового сопла между двумя соседними перегородками и возникновению более сильных замыкающих скачков уплотнения у среза сопла на конце перегородок, являющихся относительно толстыми крыловыми профилями (рис. 4.29). Установка на скошенном срезе сопла (сверху или снизу) прямолинейной или зубчатой горизонтальной панели практически не изменяет ячеистой структуры течения в струе. Это можно наблюдать, сравнивая при одинаковых значениях тг теневые фотографии струи сопла со скошенным срезом и 12-ю тонкими вертикальными перегородками без панели (рис. 4.28) и с зубчатой панелью (рис. 4.30). [c.211]

В пятое издание княги внесены некоторые изменения, относящиеся К главам I, II, VI, VIII и X, посвященным гидравлике, основным уравнениям гидрогазодинамики, теории пограничного слоя, соплам и диффузорам, крылу и решеткам лопаток заново написана мною глава VII (кроме 6) о турбулентных струях, добавлена глава XIV о численных методах расчета газовых течений, составленная В. В. Дугановым ( 2, 4, 5, 6) и В. Д. Захаровым ( 1, 3), и дополнена В. В. Дугановым глава IV ( 7 — 9) некоторыми сведениями по теории сверхзвуковых течений. [c.8]

Вместе с тем многие вопросы, нанример определение сопротивления трения ц нолей скорости п температуры, построение картины течения в камере сгорания, эжекторе и сверхзвуковом диффузоре, выяснение силового и теплового воздействия выхлопной струи реактивного двигателя на органы управления и другие части летательного аппарата, а также на стенки испытательного стенда и т. п., не могут быть разрешены без привлечения дифференциальных уравнений гидрогазодинамики или уравнений пограничного слоя.. В связи с этим в кннге значительное внимание уделено основам гидродинамики, теории пограничного слоя и теории струй. [c.9]

Наряду с более строгими теориями, позволяющими построить всю картину течения в недораеширенной сверхзвуковой струе, получила практическое применение простая теория, основанная на одномерном представлении. [c.412]

В дианазонах Ма = 1-ь5, /с = 1,3-ь 1,4, Л = 50 10 , р = 0- 15 , Мы рассмотрели особенности газодинамического участка нерасчетной сверхзвуковой струи без учета влияния вязкости, с которым связан неизбежный процесс образования граничного слоя смешения. Выше получены закономерности для нарастания тол-ш ины слоя смешения по длине начального участка изобарической струи. При N > 1 да)вленне в струе уменьшается, линии тока сверхзвукового течения раздвигаются, что ведет к дополнительному увеличению толщины струи. А. Н. Секундов и И. П. Смирнова, пользуясь методом интегральных соотношений и полагая слой смешения наложенным на границу одномерной струд, получили следующую приближенную зависнмость для толщины слоя смешення при N = 1 [c.427]

Различие между этими процессами состоит в том, что течение газов в начальном участке свободной струи происходит без воздействия внешних сил, т. е. при сохранении суммарного импульса потоков, в то время как при ускорении в сверхзвуковом сопле вследствии силового взаимодействия с его стенками суммарный импульс потока может измениться. В первом случае сверхзвуковой поток в сечении запирания существенно перерас-ширен в центральной части потока статическое давление значительно ниже, а скорость соответственно выше, чем на границе струи. [c.535]

ПРАНДТЛЯ — МАЙБРА ТЕЧЕНИЕ — класс установившихся сверхзвуковых плоских безвихревых движений газа, характеризующийся определ. связью между составляющими ц,, и% вектора скорости газа (сн. Сверхзвуковое течение). П.- М. т. Могут возникать, напр., при обтекании стенок с изломом, при взаимодействии между собой скачков уплотнения, при истечении газовых струй в пространство с пониженным давление и в др. случаях. Важность П. М. т. обусловлена д особенности тем, что любое течение, непрерывно соединяющееся с областью пост, потока, всегда ес1ь П.—М. т. Так, течение,, [c.98]

Рнс. 4, Схема течения в сверхзвуковой струе, вытекающей во всгрсчлый поток У — область течения I аза, выходящего И1 on.ia 2 — облаетг, встречною 110]0ка . — область застойною течения 4— (критическая точка В— область вязкою jjeptMeuJHRa-ния. [c.14]

Течение газа в косом срезе при сверхзвуковых скоростях истечения. Благодаря косому срезу в выходном сечении межлопаточ-ного канала может быть достигнута сверхзвуковая скорость потока. Если перепад давления в сопловом аппарате критический или меньше критического, то давление в узком сечении СА практически равно давлению на выходе из СА (/ р- . При перепаде давления больше критического рУр- > 1,85) в узком сечении СА устанавливается критическое давление Рт = ро/1,85, а в косом срезе происходит дальнейшее расширение газа, сопровождаемое увеличением скорости (М > 1) и поворотом потока. По аналогии работу косого среза можно сопоставить с работой расширяюш,ейся части сопла Лаваля, в котором одна граница струи является жесткой (выходной участок спинки лопатки), а другая свободной. Расширение сечения струи, необходимое для разгона сверхзвукового потока (в соответствии с уравнением профиля струи dflf == = (М — 1) dele) происходит за счет отклонения потока в сторону свободной границы струи. [c.154]

Определенный указанным образом коэффициент расхода (из условия сверхзвукового течения на входе) следует рассматривать как располагаемый для выбранной системы скачков, так как он может быть реализован лишь в том случае, если весь расход воздуха в струе, выделенной поверхностью тока, сможет пройти далее через воздухозаборник. Обозначим его фрасп. Всякое снижение коэффициента расхода по сравнению с фрасп при Мн=сопз1 возможно только за счет выбивания головной волны. [c.279]

Можно предположить, что воздействие периферийных струек, вызывающих снижение шума сверхзвуковой струйной системы по сравнению с шумом одиночной струи, обусловлено аэродинамическим взаимодействием центральной и периферийных струй, их аэроакустическим взаимодействием или же экранирующим действием периферийных струек. Для проверки этих предположений была проведена серия специальных экспериментов. Путем визуализации потока, осуществляемой прямым теневым методом, бьши получены картины течения в сверхзвуковых нерасчетных струях при Mi=2, М2 = 0и2и степенях нерасчетности п — 0,75 и 1,5. Анализ фотографий (рис. 8.13) показал, что уже на расстояниях x/di >2-2,5 на- [c.204]

Полное давление в струйках тока, прошедших разные участки системы скачков уплотнения, различно. Наибольшее восстановление давления в струе газа, прошедшей систему скачков 2-4-6. Зная угол О2 и предполагая течение плоскопараллельным, указанную систему можно легко рассчитать [2]. На рис. 1 штрихпунктирной линией нанесено значение = 19.75, рассчитанное для струйки тока, прошедшей систему скачков 2-5. Оно согласуется с экспериментальными данными. Значение давления рдд в струе, прошедшей систему косых скачков 2-4-6 равно 30. Это намного выше максимального значения р° на цилиндре. Это обстоятельство объясняется тем, что ширина отмеченной струи очень мала и она размывается, не дойдя до поверхности цилиндра (ширина струи, полученная по измерению расстояния АВ на теневой фотографии для цилиндра с с1 = 24 , равна 1-1.5 ). Этому содействует также колебание всей системы скачков уплотнения относительно среднего положения, практически всегда имеюгцееся во время эксперимента как вследствие отрыва потока, так и вследствие чисто механических колебаний модели в аэродинамической трубе. При больших размерах модели и больших числах Маха повышение давления на цилиндре будет более значительным. В частности, как показывают расчеты, при больших числах Маха скорость потока за скачком 5 остается сверхзвуковой. В этом случае перед цилиндром будет наблюдаться местный прямой скачок 7. [c.495]

Значительный прогресс в этом направлении был сделан в работе С.Н. Мичурина К вихревой теории лобового сопротивления аэроплана (Известия Са-эат. института с.-х. и мелиорации, 1929). Опираясь на соображение, вытекаюгцее из работ С.А. Чаплыгина по газовым струям и отмеченное впоследствии как возможный метод решения ряда задач аэродинамики В.В. Голубевым, о невозможности установившегося течения в случае, если есть области со сверхзвуковыми скоростями, С.Н. Мичурин дал теорию лобового сопротивления Жуковского и для случая округленных и неокругленных крыльев Антуанетт и для крыла типа инверсии параболы ). В работе С.Н. Мичурина указаны и некоторые экспериментальные результаты, подтверждаюгцие его теоретические результаты. Надо, однако, заметить, что все эти вопросы требуют дальнейшего изучения, так как невозможность установившегося течения с областями со сверхзвуковою скоростью не может считаться вполне установленною. Но-видимому, некоторые новые заботы противоречат этому положению ). [c.174]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...