Сопло с прямыми стенками

Сопло с прямыми стенками. На рис. 352 показано несколько характеристик и линий тока для сверхзвукового течения внутри расширяющегося плоского сопла с прямыми стенками. Такое течение можно рассматривать как течение, вызванное источником (см. п. 8.90), помещенным в точке пересечения стенок сопла. Характеристики течения разбивают поле на ромбовидные ячейки. [c.592]

Мы проиллюстрировали расчет методом характеристик в случае сопла с прямыми стенками. Если стенки являют ся криволинейными, то их приближенно заменяют ломаной, у которой угол наклона двух последовательных звеньев отличается на выбранную величину е. [c.594]

В схему лаборатории включены также две паровые аэродинамических трубы для исследования активных и реактивных прямых турбинных решеток на перегретом и влажном паре (стенды IV и V). Принципиальная схема стенда V показана на рис. 14-6. Пар подается в ресивер 2 сюда же подводится через форсунки 3 вода для увлажнения. Из ресивера, установленного вертикально, пар поступает в сопло с перфорированной стенкой 12, откуда равномерной сверхзвуковой поток его направляется в испытываемую решетку 4. С помощью шибера 9 регулируется давление за решеткой (в выхлопной магистрали). Сменная вставка соила 10 позволяет менять угол входа на решетку и число Маха набегающего потока. Перед и за решеткой расположены зонды для измерения полного и статического давлений, температуры и локальной влажности. [c.392]

Дозвуковая часть сопла с прямой звуковой линией, но не монотонным распределением скорости вдоль стенки (без сверхзвуковых включений) имеет вид, изображенный на рис. 3.14 граница области дС на многолистной в общем случае римановой поверхности проецируется на плоскость годографа в виде замкнутой самопересекающейся кривой. В отличие от случая сопла с монотонным распределением скорости вдоль стенки, распределение скорости вдоль оси симметрии может оказаться немонотонным. [c.91]

В соответствии со сказанным, сконструируем сверхзвуковую часть сопла с угловыми точками на пересечениях стенок сопла с прямой звуковой линией. Сверхзвуковая часть симметрична относительно оси ОС — направления равномерного сверхзвукового потока на выходе из сопла прямая ОС — составляет с осью симметрии турбины НН угол а (это азимутальный угол прямая ОС выбрана так, что ОС и НН лежат в одной плоскости). Прямолинейный отрезок СЕ контура сопла параллелен СС. Во избежание образования отрыва в области между решеткой сопел и лопатками первой ступени, кромка Е должна быть острой (касательная к ВЕ в точке Е параллельна СЕ (рис. 3.19)). [c.100]

При больших значениях описание процесса течения носит эвристический характер. А именно, предполагается, что после достижения постоянной фо критического значения в канале возникают сверхзвуковые зоны. Вообще говоря, как указано в гл. 6, в этих зонах могут быть скачки уплотнения, что приводит к потерям полного давления. После того как эти зоны, возникающие у стенок канала сомкнутся (при достаточно большом значении фо), возникают предпосылки реализации течения с переходом через скорость звука — при достаточно большом перепаде давлений. Этот перепад, вообще говоря, может быть установлен лишь ориентировочно даже в случае, когда в потоке имеется только одна звуковая линия (т.е. когда нет сверхзвуковых включений в области, лежащей вверх по потоку от звуковой линии). Это связано с тем, что звуковая линия криволинейна. (Точное значение сверхкритического перепада давлений можно найти лишь для сопла с прямой звуковой линией оно зависит от отношения площадей на входе в сопло и в самом узком сечении канала.) [c.109]

При профилировании сопла Лаваля путем решения корректной краевой задачи в плоскости годографа , никаких ограничений на высоту прямоугольника o не накладывается. В плоскости годографа угол наклона разгонного участка может быть задан любым положительным числом. Если взять o > 7г/2, то после отображения решения в физическую плоскость получится сопло со впадиной на дозвуковом участке контура. При этом, по построению, вдоль стенки сопла скорость либо постоянна, либо монотонно возрастает. На рис. 4.3 приведен контур дозвукового участка сопла с прямой звуковой линией при o = Зтг/4, го = 0,008 [8Г. [c.121]

В работах [134, 135] был разработан метод численного решения прямой задачи сопла Лаваля, использующий схему разностной аппроксимации, предложенную в [153]. Рассматривается уравнение второго порядка смешанного типа для коэффициента скорости в ортогональной системе координат, связанной с линиями тока, что позволяет при формулировке задачи в полуполосе изучать сопла с крутыми стенками. Система разностных уравнений с изменяющимся в зависимости от типа уравнения шаблоном решается методом итераций с использованием прогонки на каждой итерации. В качестве примеров рассчитаны течения в соплах спрофилированных методом годографа. (Метод предназначен для расчета течений в хороших соплах (без скачков уплотнения), поэтому его неконсервативность не важна.) [c.124]

Для вязких течений через каналы и сопла с искривленными стенками, локальные радиусы продольной кривизны которых сравнимы с локальными поперечными размерами канала, получены упрощенные уравнения Навье - Стокса, которые имеют эллиптический тип в дозвуковых областях течения и гиперболический тип - в сверхзвуковых. Для полученной системы уравнений разработан новый численный метод эволюционного типа по продольной координате с глобальными итерациями поля направлений линий тока и поля продольного градиента давления. Эффективность метода иллюстрируется на примере решения прямой задачи сопла Лаваля для течения воздуха при числах Рейнольдса Ке и 10 в конических соплах с кривизной горла = 1,0 и 1,6 - кривизна, отнесенная к обратной величине радиуса критического сечения сопла). Для расчета расхода и тяги сопла с точностью 0,01% достаточно двух итераций. [c.61]

В качестве примера течения со сложной волновой структурой рассмотрим течение газа в коническом сопле. Контур такого сопла состоит из сопряженных отрезков прямых и дуг окружностей (рис. 6.1). Вследствие разрыва кривизны в точке А сопряжения дуги окружности с прямой в сверхзвуковой области возникает висячий скачок, который может многократно отражаться от оси и стенки сопла. [c.146]

Результаты измерения амплитуд пульсаций статического давления малоинерционными датчиками давлений, расположенными в четырех точках на стенке сопла № 1 с прямым срезом (рис. 6.8,а), при различных давлениях за соплом показаны на рис. 6.8,6. При расчетном отношении давлений ea = ei = 0,317 максимальные амплитуды пульсаций, вызванные перемещениями конденсационных скачков, зафиксированы датчиком 2, расположенным на небольшом расстоянии за критическим сечением сопла (г = 0,39), а минимальные амплитуды — вблизи выходного сечения (датчик 4, 2 = 2,34). В точках z = —0,1 и z= + l,12 относительные амплитуды пульсаций статического давления близки, [c.207]

Подробно рассмотрено современное состояние теории и практики сопла Лаваля — наиболее традиционного и типичного объекта трансзвуковой аэродинамики. В последнее время здесь был получен ряд новых результатов, разработаны различные методы численного решения, в том числе — для коротких (крутых) сопел, сопел с прямой звуковой линией, с изломом контура и Т.д. Предложена задача профилирования контура сопла (в корректной постановке) с монотонным распределением скорости вдоль стенки, что обеспечивает адекватность модели идеального газа при достаточно больших значениях чисел Рейнольдса. Достигнуто понимание относительно [c.7]

Для течений в соплах общим (в смысле реализации его путем решения прямой задачи о течении в канале заданной формы) является случай криволинейной звуковой линии. Действительно, реализация течения с прямой звуковой линией требует выполнения некоторых дополнительных условий. Одно из них — условие нулевой кривизны стенки сопла в критическом (самом узком) сечении. Оно вытекает из уравнения отсутствия вихря [c.65]

Таким образом, методы, позволяющие профилировать сопла с возрастающей скоростью потока вдоль стенки имеют существенные преимущества перед методами, основанными на решении прямой задачи, когда сначала определяется поле скоростей во всем канале произвольной формы, выделяется М-область и по данным на ее границе производится перепрофилирование сверхзвуковой части сопла. Реализуемость безотрывного течения в так спрофилированном сопле, в случае, если скорость вдоль стенки оказывается не монотонной, может быть обеспечена лишь ограничениями на число Рейнольдса. [c.84]

Проведенный анализ показывает, что сопла с угловой точкой, выполненные по схеме с прямой звуковой линией, наиболее предпочтительны. Профилирование дозвуковой части сопла может быть выполнено методом 1 или 7 гл. 4, что обеспечивает монотонность скорости на стенке на всем ее протяжении. [c.90]

Замечание. Класс сопел с неотрицательным ускорением потока О не пуст. Так, если использовать при профилировании сопла метод годографа (см. гл. 4, 1), позволяющий получать сопла с неотрицательным ускорением потока на стенке и с прямой звуковой линией, то выполнение условия Ф хх О обеспечивается в области дозвуковых скоростей в силу принципа максимума. Действительно, Ф хх удовлетворяет при Ф1ж < О уравнению эллиптического типа [c.113]

Рассмотрим сначала плоское сопло [80]. Выбор формы М-области в значительной мере определяет схему течения в сопле. Произведем этот выбор, руководствуясь тем, что профилируется сопло без ограничения на крутизну стенки, бесконечной длины, конечной ширины, с прямой звуковой линией и монотонно возрастающей скоростью вдоль контура. [c.115]

Сравнение с решением прямой задачи в спрофилированном сопле. Экспериментальная проверка. Сопла с сильно изогнутыми стенками [c.120]

Определив таким образом вектор скорости, строим новый элемент линии тока, отложив из точки Ау малый отрезок в направлении найденной скорости до пересечения со следующей характеристикой. Этот процесс продолжается до пересечения продолженной таким образом линии тока с прямой ВС. Линия тока, исходящая из точки Ло, в силу симметрии, будет зеркальным отображением построенной линии относительно оси х. По заданным значениям скорости в точках участка ЛоЛ получим определенную скорость в точке В. Может оказаться, что эта скорость меньше требуемой. Тогда с помощью сопла можно дальше расширять газ с тем, чтобы получить равномерный поток с заданной скоростью. Построение стенок сопла, позволяющего дальше расширить газ, аналогично построению соответствующего плоскопараллельного сопла и рассмотрено в предыдущей главе. [c.380]

Прямое окисление металла кислородом осуществляют с помощью трубок или специальных сопл с водяным охлаждением, которые устанавливают в передней или задней стенках, а иногда в своде печи. При прямом окислении углерода ванны удельный расход кислорода равен 2,5—5,0 м /т. [c.345]

Симметричное относительно продольной оси сопло Лаваля показано на рис. 8. Переход течения через скорость звука происходит на звуковой линии Z, пересекающей все линии тока и достигающей стенок сопла. Точка пересечения звуковой линии Z с осью симметрии является центром околозвукового течения и называется также центром сопла. Априори возможны два типа течений с положительным ускорением в центре сопла (структура течения показана на рис. 8) и с нулевым ускорением и прямой звуковой линией (рис. 9). Во втором случае примыкание дозвукового течения к сверхзвуковому вдоль Z происходит, вообще говоря, со слабым разрывом, а именно с разрывом скорости ускорения (30). Возможность такого примыкания обеспечена существованием как дозвукового, так и сверхзвукового решения вида (37) и тем фактом, что прямая звуковая линия Z является характеристикой. Некоторый недостаток сопел Лаваля с прямой звуковой линией заключается в малости продольных градиентов скорости, ввиду чего такие сопла имеют относительно большую длину. [c.303]

ЭТИ кривые соответствуют различным величинам энтропии и заторможенного давления. Если ро уменьшается от до р , то скачок уплотнения сдвигается вниз по потоку и становится напряженнее при соответствующем увеличении энтропии и уменьшении заторможенного давления. В реальных соплах простой прямой скачок уплотнения не имеет места, а происходит срыв потока в связи с рядом косых скачков уплотнения это явление протекает в сопле так, чтобы сделать давление на стенки сопла за сечением отрыва потока. приблизительно атмосферным. Конфигурация скачка для этого случая представлена на рис. 12.21, а. [c.432]

Пусть пар с начальными параметрами Pi, / вытекает в среду с давлением р2-Если потери энергии на трение при движении водяного пара по каналу и теплоотдача к стенкам сопла пренебрежимо малы, то процесс истечения протекает при постоянной энтропии и изображается на /I, -диаграмме вертикальной прямой 1-2 (рис. 5.5). [c.50]

Сверхзвуковые потоки тормозятся, как известно, в сужающихся каналах. Поэтому для непрерывного торможения сверхзвукового потока может быть использован канал той же конфигурации, что и сопло Лаваля, называемый в этом случае сверхзвуковым диффузором. Действительно, в сужающемся канале скорость сверхзвукового потока уменьшается, и если горло надлежащим образом рассчитано, то в нем устанавливается критическая скорость. Тогда в расширяющейся части происходит дальнейшее торможение дозвукового потока. Такой диффузор называется идеальным, однако он представляет собой только принципиальную теоретическую схему, реализовать которую на практике не удается. Трудность состоит в том, что сверхзвуковой поток в сужающемся канале является неустойчивым и под влиянием даже малых возмущений насыщается скачками уплотнений. В зависимости от формы сужающейся части система прямых и косых скачков может быть более или менее сложной, но во всех случаях является источником особых, так называемых волновых потерь энергии. Поэтому возникает задача управления системой скачков с целью сведения потерь к минимуму. Этого удается добиться приданием стенкам сужения особой формы, при которой в горле устанавливается скорость, близкая к критической. Таким образом, суммарные потери в сверхзвуковом диффузоре включают в себя помимо потерь вязкостного происхождения также волновые потери, связанные с образованием скачков уплотнения. Достаточно подробное изложение современных результатов исследования газовых диффузоров можно найти в [8]. [c.431]

Образующая D E представляет собой прямую линию длиной Ь (хорда). Вторая стенка сопла FF E во входной его части очерчивается по дуге, сопрягающейся с дугой закругления входной кромки и прямой FF, параллельной DE. При этом рекомендуется предусматривать небольшой участок FF, также параллельный DE. Длину этого участка рекомендуется выбирать равной (0,6. .. 0,8) h. На рис. 5.6 представлены зависимости коэффициента [c.95]

Достижение определенной стабильности характеристик связано с условиями эксплуатации форсунки. Несмотря на фильтрование топлива, механические примеси все же попадают в топливную аппаратуру, в том числе и в распылитель, вызывая его интенсивный износ. Это изменяет геометрические размеры, нормальную работу и срок эксплуатации форсунки. Абразивный износ внутренних поверхностей, особенно стенок сопла, приводит к изменению формы топливного факела, увеличению расхода топлива и укрупнению фракции. Скорость износа определяется степенью загрязненности топлива механическими примесями, его составом, а также уровнем давления подачи. Из практики известно, что при сжигании тяжелых крекинг-мазутов, содержащих до 2,5% механических примесей, форсунки быстрее изнашиваются, чем при сжигании легких мазутов прямой перегонки, включающих до 0 1% механических примесей. Поэтому очень важно систематически следить за качеством фильтрации топлива. Фор- [c.184]

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]

Рассмотрим решение прямой задачи о течении газа в сужающемся сопле на критическом режиме для двухслойного потока с заданными соотношениями расходов, полных давлений и температур торможения. Пусть заданы размер относительного минимального сечения и параметры основного (у оси сопла) и вторичного (у его стенки) потоков газа [c.542]

Если сопло с косым срезом работает при нерасчетном отношении давлений (когда турбина работает на переменных режимах), то несколько меняется угол отклонения струи и значение выходной скорости Швых- Однако при этом, как правило, не возникают ни отрыв потока от стенок сопла, ни скачок уплотнения в сопле сопло с косым срезом автоматически приспосабливается к изменению режима работы. Потери энергии при работе сопла с косым срезом на нерасчетном режиме оказываются значительно меньшими, чем в сверхзвуковом сопле с прямым срезом. [c.186]

Режим течения при внешнем давлении, заключенном между р с и р% -называется нерасчетным режимом. Различают два типа нерас-TieTHoro режима. При первом из них струя газа в том месте, где давление газа становится равным внешнему давлению р, отрывается от стенок сопла и выходит из сопла, не касаясь стенок его, в виде цилиндрической струи. Течение газа в этом случае происходит так, как будто сечение, в котором происходит отрыв струи, является выходным расчетным сечением. При втором режиме, который наблюдается в соплах с небольшим углом раствора расширяющейся части (10—12°), отрыва струи от стенок сопла не происходит, однако при повышении давления возникают вследствие газового удара косые скачки уплотнения сперва за выходным сечением сопла, а затем, при определенном, более высоком давлении среды происходит прямой скачок уплотнения внутри расширяющейся части сопла (рис. 7-11). В сечении, где возникает скачок, давление и плотность газа возрастают на конечную [c.280]

Таким образом, в осесимметричном случае даже при Мо = 1 характеристики пучка волн разрежения, уходя вверх от прямой звуковой лпнпп, не попадают в конечную окрестность точки а на противоположной стенке соила. Согласно (1.9) п (1.10), размер этой окрестности уменьшается с ростом уо, становясь нулевым только при о сю, т.е. при переходе к течению с прямой звуковой лпнпей в плоском сопле. Отмеченное различие течений вблизи горизонтальной прямой звуковой лпнпп в осесимметричном и плоском случаях связано с влиянием в первом из них радиального расширения потока. Такого же эффекта следует ожидать и при отличном от строго радиального звуковом потоке, по крайней мере если указанное отлпчпе невелико. [c.559]

Работ, посвященных решению прямой задачи о смешанном течении в соплах, значительно меньше. Так, численные методы применяли А.Н. Али-хашкин, А. П. Фаворский и А. И. Чушкин [5], А. П. Фаворский [6] и Ю. М. Данилов [7]. В первых двух работах использовался метод интегральных соотношений. В последнее время интенсивно разрабатывался метод разложения по степеням где е - отношение радиуса (или полуширины) сопла к радиусу кривизны стенки в критическом сечении. Для исследования течения в классических соплах Лаваля такие разложения применялись Холлом [8 и Клигелем и Кваном [9], а в соплах с центральным телом - Муром [10 [c.125]

Осесимметричные течения с закруткой. Течения в соплах, используемых на практике, носят существенно двумерный характер, поэтому гипотеза радиально-уравновешенного течения зачастую оказывается неправомерной. В связи с этим в последние годы в рамках прямой и обратной задач выполнены исследования закрученных течепий в соплах с учетом двумерного характера течения [129, 175, 185]. Ниже излагаются некоторые результаты исследований. В [185] методом установления решена прямая задача и изучено течение для широкого класса закрученных течений. В начальном сечении задавались различные законы изменения Г(ф), в том числе закрутка по закону вихря вблизи стенок, по закону твердого тела, однородное винтовое течение н др. На рис. 5.4 показаны в изометрии характерные профили окружной и осевой составляющих скорости в начальном и минимальном сечениях для случая потенциального закрученного течения (Г = onst), переходящего в ядре в течение с постоянным w, за исключением точки на оси, где w = 0. [c.206]

Относительно низкая эффективность реверсирования тяги в схеме сопла с центральным телом (рис. 7.25в) так же связывается в работе [162] с укорочением боковых гцек, хотя это может быть связано не только с влиянием боковых гцек, но и с тем, что в данном сопле с центральным телом осугцествляется реверсирование сверхзвуковой реактивной струи. В плоском сверхзвуковом сопле фирмы Дженерал Электрик (рис. 7.25а) боковые стенки сопла способствуют полному повороту потока и вследствие этого реверсируется примерно половина прямой тяги сопла ( р -0,5). [c.320]

Гидравлические турбины самых различных конструкций и систем делятся на две большие группы активные и реактивные. Примером активной турбины может служить ковшовая турбина, рабочее колесо которой может вращаться прямо в воздухе. В его изопнутые лопасти с силой ударяет струя воды, вылетающая с большой скоростью из специальных сопел. Скорость воде сообщается высоким давлением ее перед входом в сопла, давлением, вызываемым подпором воды. Вылетавшая из сопла струя воды движется в воздухе и, значит, имеет атмосферное давление. Достигнув лопастей, она скользит по их углублениям, изменяя направление движения. При этом вода, нажимая на стенки ковшей, отдает свою энергию рабочему колесу турбины, заставляет его вращаться. [c.131]

В циклонных топках (рис. 2-21,а) первичный воздух / вместе с топливом 2 закручиванием подается в торцовую горелку, а вторичный— тангенциально через щели 3 со скоростью 100—200 м1сек. Такая большая скорость обеспечивает вынос крупных частиц на стенки и удерживание их в циклонном потоке 4 до полного сгорания, но требует, естественно, повышенных затрат электроэнергии на вентиляторы. Для удаления шлака в жидком виде 5 температура в топке должна быть повышена до 1 400—1 700° С воздух подается подогретым до 400° С стенки топки защищены ошипованными трубами 6, покрытыми хромитовой массой. Чтобы создать встречный поток газов, топку снабжают центральным выходным соплом. Это создает хорошее перемешивание, более крупные частицы получают дополнительную возможность дольше пребывать в топке и только самые мелкие частицы, сгорающие быстро, пролетают топку в прямом потоке по ее оси. В топках с твердым шлакоудалением ограни- [c.77]

При распылении масла И-20А сжатый воздух проходит (рис. 181, б) по каналу а напрямую, а через щель дросселя 24 поступает в камеру б часть воздуха проходит из канала а через кольцевой зазор в, образованный первичным соплом 27 и диафрагмой 28. В результате этого в зазоре создается разрежение, и масло из бака по трубке 26 и отверстиям г подсасывается в первичное сопло. На выходе из него масло распыливается струей воздуха в камере д стержня 23, образуя первичную обогащенную маслом смесь. Для интенсивного обеднения первичной смеси использован лабиринтный обеднитель, состоящий из внутреннего 21 и наружного 22 стаканов. Первичная обогащенная смесь из камеры д поступает в камеру ж через отверстие е. Крупные капли оседают на стенках внутреннего стакана и через отверстие стекают обратно в бак. Масловоздушная смесь проходит лабиринтный обеднитель и, в котором при изменении направления движения смеси происходит ее дальнейшее обеднение. Далее смесь попадает в камеру к и, пройдя стабилизатор расхода масла 25, представляющий собой патрубок с расширяющимся книзу коническим отверстием, поступает в камеру б. Б этой камере при встрече с воздухом, прошедшим прямо из канала а, образуется рабочая воздухомасляная смесь, транспортируемая для подачи на рабочую часть пуансона. [c.281]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...