Охлаждение обтекаемой стенки

Охлаждение стенки. Охлаждение обтекаемой стенки позволяет в определенной области сверхзвуковых чисел Маха полностью стабилизировать пограничный слой (см. рис. 17.29). Кроме того, посредством охлаждения можно уменьшить толщину пограничного слоя, что имеет значение при течении газа с очень небольшой плотностью через коллектор аэродинамической трубы, позволяя избежать нежелательного сильного сужения поперечного сечения струи вследствие образования толстых пограничных слоев. [c.356]

ПОТОК для изменения аэродинамических характеристик обтекаемого тела как целого представляется целесообразным изучение возможностей этого метода по снижению локальных пиков тепловых потоков. Вообще задача отыскания оптимальных методов управления течениями состоит в нахождении таких областей и свойств движения жидкости, применение к которым тех или иных управляющих воздействий ведет к максимальной перестройке картины обтекания и аэродинамических характеристик в желаемом направлении. К числу таких "чувствительных" свойств течений относятся, например, его устойчивость, бифуркации, смена режимов и т.д. Так, например, в пограничном слое охлаждение обтекаемой стенки или соответствующий подвод тепла в пограничный слой вблизи передней кромки ведет к увеличению устойчивости слоя и затягиванию перехода к турбулентному режиму [7, 8]. [c.135]

Стабилизация пограничного слоя охлаждением. Теплопередача между стенкой и обтекающим газом очень сильно влияет на устойчивость ламинарного пограничного слоя и его переход в турбулентное состояние. Измерения показали, что на охлаждаемой поверхности сопротивление трения меньше, чем на горячей стенке. Это связано с тем, что при охлаждении переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит на большем удалении от передней кромки обтекаемой стенки, т. е. охлаждение способствует повышению устойчивости пограничного слоя. Физически такой эффект объясняется воздействием пониженных температур обтекающего газа на его вязкость и плотность. При охлаждении газа снижается его динамиче- [c.105]

Далее выяснилось, что при течениях с очень большой скоростью, когда текущую среду следует рассматривать как сжимаемую, подвод или отвод тепла через обтекаемую стенку (нагревание или охлаждение) оказывает большое влияние на переход ламинарного течения в турбулентное. Передача тепла от течения к стенке значительно стабилизует пограничный слой, передача же тепла от стенки течению, наоборот, сильно понижает устойчивость пограничного слоя. [c.450]

Вниз по потоку от точки в оказывается, что жидкость имеет температуру вблизи стенки меньше, а при удалении от поверхности больше, чем у стенки. Далее между точками А м- В должна существовать точка Б, для которой (дТ/ду)ш = 0, т. е. по уравнению (4-1-3) тепловой поток равен нулю, в то время как по уравнению (4-1-4) он в нуль не обращается. На всем отрезке между типами Б и В теплота передается от жидкости к стенке, хотя повсюду > Т . При формальном рассмотрении, если бы мы использовали уравнение (4-1-4), то были бы вынуждены принять в этой области Nu < О, а в точке В Nu->- . На основании вышесказанного можно утверждать, что для переменной температуры обтекаемой поверхности ньютоновский закон охлаждения не пригоден и поэтому определение числа Нуссельта по закону (4-1-4) теряет физический смысл. В работе [Л. 4-3] дан обзор исследований теплообмена при переменных условиях на стенке, причем приведены результаты, сходные с рассмотренными выше в частности, получено, что числа Нуссельта при переменных и постоянных условиях на границе могут сильно различаться. [c.258]

Под массообменом подразумевается как принудительная подача (отсос) инородной жидкости или газа через перфорированную (пористую) стенку обтекаемой поверхности, так и диффузионный перенос вещества с фазовыми переходами (испарение, сублимация материала поверхности, конденсация, адсорбция из среды и др.)- Имеется в виду модель явления типа испарительного охлаждения. [c.130]

Достижения современной науки и техники обеспечили переход авиации к большим сверхзвуковым скоростям полета. Нагрев поверхностей летательных аппаратов зависит не только от высоты и скорости полета, но и от теплоемкости и теплопроводности материалов, из которых они изготовлены, времени, в течение которого осуществляется передача тепла от воздуха к обтекаемым поверхностям, и других факторов. Распределение температур по поверхности летательного аппарата зависит от ее очертания, от условий обтекания и от времени полета. Нагрев тел, омываемых воздухом, движущимся с большой сверхзвуковой скоростью (на малых высотах), происходит довольно быстро. Наиболее высокая температура образуется в критических точках, т. е. в местах торможения потока до относительной скорости воздуха, равной нулю. Таким образом, аэродинамический нагрев теплоизолированных стенок летательных аппаратов в различных местах поверхности может быть различным и зависит от местных скоростей, определяющих нагрев летательного аппарата. Это ограничение скорости связано с так называемым тепловым барьером . Уменьшение тепловых напряжений конструкции может быть достигнуто путем совместного применения на внешней поверхности летательного аппарата тепловой изоляции и охлаждения. [c.394]

Рассмотренный пример показывает, что тепло, возникаюш,ее вследствие трения, оказывает суш,ественное влияние на охлаждаюш ее действие жидкости, обтекаюш,ей стенку. При больших скоростях течения может даже наступить такое состояние, когда более теплая, чем жидкость, стенка будет не охлаждаться, а, наоборот, нагреваться теплом, возникающим в текущей жидкости вследствие трения. Это явление имеет фундаментальное значение для проблемы охлаждения обтекаемой стенки при большой скорости течения. Мы с ним вновь встретимся ниже, при рассмотрении других случаев температурного пограничного слоя. [c.275]

Наиболее эффективными методами уменьшения толщины ламинарного пограничного слоя является охлаждение обтекаемой стенки (поверхности крыла топливом), удаление с поверхности тела наиболее заторможенных слоев пограничного слоя отсосом или сдувом пограничного слоя перед ожидаемой точкой перехода его в турбулентный, а также уменьшением йр1йх>0 за счет применения [c.303]

В некоторых случаях процессы тепломассопереноса имеют ярко выраженный двухмерный характер, например, при транспирационном охлаждении передней части затупленных тел, обтекаемых высокоскоростным потоком. Для них характерно резкое уменьшение расхода охладителя вдоль внешней поверхности в направлении от лобовой точки давления окружающей среды и плотности теплового потока. Особенно значительное воздействие оказывает изменение внешнего давления, что приводит к существенному усложнению поля течения охладителя. Рассмотрим это на примере полусферической пористой оболочки [29, 30]. Полусферическая стенка обтекается сверхзвуковым потоком газа, распределение давления в котором вдоль поверхности р задается модифи- [c.73]

При интенсивном отводе теплоты от обтекаемой поверхности снижается температура и увеличивается плотность газа у стенки, вследствие чего возрастает кинетическая энергия частиц газа вблизи поверхности. Часшцы с большей энергией менее подвержены влиянию возмущающих пульсаций, и, следовательно, охлаждение поверхности способствует стабилизации пограничного слоя и повышению критических чисел Re. [c.682]

При такой температуре обтекаемой поверхности были получены локальные значения теплового потока, коэффициента теплообмена и числа Нуссельта. При этом оказалось, что имеются точки, в которых коэффициент теплообмена отрицателен или даже терпит бесконечный разрыв, что, конечно, физически неприемлемо. Подобным противоречивым результатам было дано объяснение в работе [Л. 4-2], где рассматривалось обтекание пластины потоком несжимаемой жидкости. Там же был дан качественный анализ, распределения температур в пограничном слое при условии, что температура поверхности изменяется по некоторому заданному закону (рис. 4-1). Можно заключить, что вблизи передней кромки- температурный профиль в пограничном слое близок к типу А (рис. 4т 1), который подобен обычному профилю для постоянной температуры стенки (рис. 4-1). Уменьшение температуры стен-ки вниз по потоку (dT ldx O) оказывает влияние прежде всего в той части пограничного слоя, которая близка к обтекаемой поверхности. К внешним слоям охлаждение проникает только значительно ниже по потоку. Вследствие этого оказывается, что в точке В, где температура стенки совпадает с температурой внешнего потока, (dT/dy)w> , т. е. имеет знак, противоположный знаку градиента в точке А. Тепловой поток у стенки запишем двояко [c.257]

Для определения коэффициента температуропроводности металлокерамических материалов использовались кольцевые образцы 0 50/25, толщиной 12,5 мм, которые набирались в виде пакета из 6—7 шт. на специальный полый болт с головкой и гайкой обтекаемой формы. Пакет продувался на газодинамическом стенде потоком газов — продуктов сгорания керосина в воздухе при дозвуковых скоростях потока и температурах до 1000° С. Температура колец контролировалась платиноро-дий-платиновыми термопарами, заделанными на наружном и внутреннем радиусах кольца в специальных аксиальных сверлениях 0 3 мм. Горячие спаи термопар расчеканивались с помощью специальных металлических чопиков. Изоляция электродов термопар выполнялась обмоткой их нитью из кремнийорганического волокна. Электроды термопар укладывались вдоль изотерм в специальных пазах. После выдержки при заданной температуре в течение 10—15 мин для обеспечения равномерного прогрева резко выключается с помощью магнитного клапана подача топлива. Кольца по периферии обдуваются холодным воздухом. Благодаря тому что стенки камеры сгорания и жаровой трубы, выравнивающей температуру и скорости газового потока, тонкие и нагреваются при работе до температуры примерно вдвое ниже температуры нагретых колец, воздушный поток после отсечки топлива, обладая сравнительно большой весовой скоростью, мало изменяет свою температуру в течение времени охлаждения образцов. [c.71]

Аналогичным образом можно произвести расчет пористого охлаждения и определить количество охлаждающего газа по контуру обтекаемой поверхности, необходимое для поддержания заданной температуры стенки. В этом случае параметр К следует заменить параметром A7 i/A7 . Для осесимметричного пограничного слоя решение уравнения энергии имеет такой же вид, как и для плоского пограничного слоя, только вместо величины АГ входит произведение RHiT. [c.122]

В некоторых случаях обтекания газом или наром твердых поверхностей вдоль последних образуются тонкие слои с резко выраженной границей, на которой испытывают скачкообразное изменение химический состав, агрегатное состояние и другие характеристики потока. Так, в случае обтекания водяным паром охлажденной поверхности (в конденсационных устройствах) на ней образуется тонкая пленка воды, движущаяся под влиянием увлечения ее потоком пара и силы тяжести. Наличие этой пленки существенным образом влияет на процесс тенлооотдачп. Расчету движения пленок конденсата и теплоотдачи от пара к обтекаемой им стенке посвящено большое количество работ, основные результаты которых обобщены в книге 11- [c.195]

Вторым примером течений рассматриваемого вида, важным для приложений, может служить следующий. Для предотвращения прогорания стенок, вдоль которых движется газ высокой температуры, применяется иногда впрыскивание жидкости, образующей на поверхности стенок испаряющиеся пленки, защищающие поверхность от воздействия горячего газа. Подобным же образом применяется (например, для охлаждения лопаток турбин) вдув холодного воздуха в поток горячего газа сквозь щели в обтекаемой поверхности или сквозь участки, изготовленные из пористого материала. Холодный воздух образует защитный теплоизолирующий слой, увлекаемый внешним потоком. В последние годы опубликованы многочисленные работы (см., например, [2]), в которых изложены методы расчета течений газа и жидкости в охдаждающих пленках, основанные на использовании интегральных соотношений теории пограничного слоя. [c.195]

Рис. 12.13. Распределение теашературы в ламинарном пограничном слое на нагретой (Ес > 0) и, соответственно, охлажденной (Ес < 0) плоской пластине, обтекаемой с большой скоростью в продольном направлении, с учетом тепла, возникающего вследствие трения [формула (12.76)]. Число Прандтля Рг = 0,7 (воздух). Температура стенки Тш поддерживается постоянной. Кривая Ь.Ес-= О соответствует случаю без учета тепла, возникающего вследствие трения. Кривая Ь Ес = 2 соответствует случаю

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...