Обтекание внешнего дозвуковое

Рассмотрим теперь влияние на реактивную силу непостоянства давлений в плоскости выходного среза двигателя. Построим эпюру давления и скорости на срезе сопла (рис. d.l4). Для простоты остановимся на случае дозвукового истечения. Можно, например, представить себе такое обтекание двигателя, при котором давление вблизи выходного среза понижено, за счет чего местная скорость во внешнем потоке увеличивается. Давление внутри дозвуковой выхлопной струи является примерно таким же, как и на ее границе. [c.53]

Значения параметров на внешней границе пограничного слоя являются граничными условиями для уравнений пограничного слоя. Граничные условия на поверхности тела находят так же, как и для случая дозвукового обтекания. [c.225]

В условиях реального обтекания подсасывающая сила меньше силы дополнительного сопротивления. Она снижается особенно значительно при крутых внешних обводах воздухозаборника, приводящих к сильному искривлению струек тока и к появлению отрыва потока на его внешней поверхности, как это показано на рис. 8.5. При острых входных кромках (дозвуковое обтекание сверхзвукового воздухозаборника) подсасывающая сила становится весьма незначительной. [c.249]

На рис. 3 показаны максимальные допустимые углы отклонения потока в задаче об обтекании излома стенки для различных чисел М1 и М2 ). Там же нанесена кривая, соответствующая предельным возможным углам отклонения потока в косом скачке. На рис. 4 представлены допустимые в рассматриваемой схеме углы поворота потока в падающем скачке и максимальные углы поворота, при которых еще возможно регулярное отражение. Кривые, нанесенные на рис. 4 пунктиром, соответствуют появлению во внешнем потоке области с дозвуковыми скоростями. Их происхождение будет выяснено ниже при рассмотрении задачи об отражении. [c.56]

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]

Обтекание излома стенки. Примем (рис. 1) вершину обтекаемого угла О за начало координат, ось х направим по продолжению стенки АО а ось у — перпендикулярно ей в сторону области, занятой газом. Пусть Oq — угол излома стенки, д, A Bi — поверхность, отделяющая внешний сверхзвуковой поток от дозвукового пограничного слоя [c.59]

В разделах 8.1.2 и 8.1.3 рассмотрены случаи обтекания малых неровностей, когда течение в возмущенных областях около них не взаимодействует с внешним потоком. Следовательно, аналогичные режимы течений около малых неровностей будут реализовываться и при дозвуковом или гиперзвуковом внешних потоках (при этом отличаться будут только значения температурного фактора). [c.388]

Уравнения движения вязкого газа описывают течения с существенно различными физическими и математическими свойствами. При численном моделировании область интегрирования следует разбивать таким образом, чтобы учесть характер решения в каждой области. Например, для задач внешнего обтекания можно ввести такие, подобласти течение вблизи затупления, вблизи отошедшей ударной волны, зона разворота потока, пограничного слоя, возникновения местных дозвуковых зон, область взаимодействия пограничного слоя и ударной волны, области резкого изменения кривизны профиля обтекаемого тела, зоны взаимодействия и поглощения энтропийного слоя и т. п. [c.121]

При дозвуковых скоростях полета и безотрывном обтекании закругленных передних кромок и внешней поверхности обечайки диффузора сопротивление давления обечайки отсутствует. Более того, в этом случае возникает так называемая подсасывающая сила, противоположно направленная силе дополнительного сопротивления (см. рис. 2.4). Величина подсасывающей силы зависит от типа входного устройства и характера его обтекания. При безотрывном обтекании дозвукового диффузора с закругленными кромками обечайки в идеальном случае подсасывающая сила равна силе дополнительного сопротивления [6]. При обтекании острых кромок сверхзвукового диффузора с отрывом потока, что имеет место при дозвуковых скоростях полета, подсасывающая сила существенно меньше силы дополнительного сопротивления и в пределе при нулевой толщине передней кромки обечайки ее можно считать равной нулю. [c.52]

Аналитические методы [1] для подобного класса течений не дали удовлетворительного объяснения многих деталей взаимодействия потоков в кавернах. В [2] исследованы решения двумерных уравнений Эйлера для анализа обтекания каверны потоком с большой дозвуковой скоростью. Решение двумерных уравнений Навье-Стокса [3] было впоследствии повторено в ряде численных исследований, например в [4], для турбулентного режима течения в каверне с Lp = UD = 6.2, М = 2.36, где L - длина выемки, D - глубина. Задача обтекания плоской прямоугольной выемки неравновесным потоком вязкого многокомпонентного реагирующего газа решена в [5]. Численные результаты для нестационарных вязких течений в прямоугольных кавернах при сверхзвуковом внешнем обтекании получены в [6]. Метод решения уравнений Навье-Стокса для сжимаемого стационарного течения [3] был также применен для исследования вязкого турбулентного трехмерного течения, например в [7], однако этот метод не нашел широкого применения для нестационарного течения. Для исследования обтекания каверны с = 5.3, 8.0 и 10.7 гиперзвуковым потоком (М = 6.3) при ламинарном и переходном режимах пограничного слоя в [8] использован метод [7]. [c.123]

При построении плоского выходного устройства заданной ширины (24> = 1.473) предполагается наличие плоских боковых стенок, расположенных в плоскостях г = Чтобы сравнение с трехмерным выходным устройством было адекватным, этот контур должен иметь косой срез. Введение косого среза для рассматриваемого плоского контура приводит к уменьшению удельной тяги на 1.5%, как показано в [7]. Снижение тяги связано с дозвуковым характером обтекания части кромки косого среза, который приводит к передаче пониженного давления внешнего потока внутрь сопла. В результате оказывается, что при наличии косого среза оптимальный контур трехмерного выходного устройства дает примерно на 2.5% большую тягу, чем оптимальный контур, построенный на основе плоского течения. [c.171]

Наличие даже слабого скачка уплотнения приводит к резкому увеличению давления во внешнем потоке. Рост давления передается навстречу потоку по дозвуковой части пограничного слоя. Линии тока отклоняются от стенки, порождая в сверхзвуковой частя пограничного слоя семейство волн сжатия, которые распространяются во внешний поток и оказывают влияние на форму и интенсишность скачка уплотнения вблизи области взаимодействия. Продольный градиент давления в пограничном слое оказывается значительно меньше, чем во внешнем потоке. Если скачок слабый, то движение в пограничном слое происходит под воздействием небольшого положительного градиента давления и отрыв потока не происходит. С увеличением интенсивности скачка уплотнения во внешнем потоке возрастает градиент давления вблизи стенки и возникает отрыв пограничного слоя. При этом увеличивается отклонение линий тока в сверхзвуковой части течения, благодаря чему поддерживается необходимое распределение давления, соответствующее данной интенсивности скачка уплотнения. В зависимости от условий во внешнем потоке (интенсивности скачка уплотнения, местного числа М, ускоренного или замедленного характера течения) и формы обтекаемого тела возможны два случая. В первом случае поток после отрыва присоединяется снова к стенке. Сразу за скачком уплотнения возникают волны разрежения, как при обтекании внешнего тупого угла. В месте присоединения поток направлен под некоторым углом к стенке, поэтому здесь возникает новый скачок уплотнения, который может вызвать иногда новый отрыв пограничного слоя. Таким образом, могут появиться несколько 22 [c.339]

На практике приходится решать смешанные стационарные задачи, когда в поле течения имеются области как дозвукового, так и сверхзвукового потока. Такого рода задачи возникают при внешнем сверхзвуковом обтекании затупленных тел с отошедшей ударной волной, во внутреннем течении в сопле Лаваля и в других каналах. В этом случае математическая модель имеет наиболее сложный вид — течение газа описывается системой квазилинейных уравнений в частных производных, имеющей смешанный эллиптико-гиперболический тип. При этом положение поверхности перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому заранее неизвестно. Расчет таких течений является затрудни- [c.267]

Рассмотрим прямую задачу для общего случая нестационарного трехмерного течения нереагирующей смеси газов. В этом случае на жесткой стенке (контуре обтекаемого тела или канала) задается условие непротекания (WV) F=0, где F x, у, z)=0 — уравнение жесткой стенки. В качестве начальных условий при t = Q во всей области течения задают все газодинамические параметры течения (при этом допускается существование поверхностей разрывов). При решении внешних задач обтекания в некотором сечении х = Хо вверх по потоку от тела должно быть задано распределение скоростей, в частности в случае равномерного обтекания ы = ыоо = сопз1, v = w=0. При этом в случае сверхзвукового обтекания это сечение может быть расположено непосредственно у фронта ударной волны, поскольку в сверхзвуковом потоке возмущение, создаваемое телом, ограничено ударной волной. При дозвуковом обтекании начальное сечение x = Xq должно быть отнесено достаточно далеко от тела, так как возмущение, создаваемое обтекаемым телом, вообще говоря, распространяется до бесконечности. Вниз по потоку от обтекаемого тела при сверхзвуковом обтекании не [c.50]

На рис. 7.2Ч-7.3 приведены профили скорости и полной энтальпии для нулевого решения и в фазах с а и /3 для ламинарного и турбулентного пограничных слоев при обтекании колеблющегося затупленного конуса (Ok = 10° L = 20го Хк = Юго = 6 Ееы = 7,5 10 , Кеь2 = = 7,5 10 ). Видно, что в профиле скорости вблизи стенки наблюдается локальный максимум, что свидетельствует о том, что наибольшие возмуш е-ния происходят в тонком дозвуковом подслое, а наименьшие — в верхней части слоя. Это связано с наличием при а Q поперечного растекания газа на наветренной образуюш,ей тела и с подпиткой пристеночных линий тока из внешней части слоя. Что касается профиля скорости и , то наибольшее изменение происходит во внутренней части, причем приращения скорости становятся отрицательными (поток газа тормозится), что отражает запаздывание перестройки течения вблизи стенки при колебаниях тела. [c.154]

Однако около угловой точки давление и угол наклона вектора скорости меняются на порядок по величине на малой длине. Тогда в области толщиной Ве имеющей всегда дозвуковой участок профиля скорости, составляющие скорости и, е , нормальные и тангенциальные к поверхности тела, имеют одинаковый порядок величин. Из уравнений неразрывности и импульса следует, что на длинах в окрестности угловой точки продольный и поперечный градиенты давления имеют одинаковый порядок. Использование этих оценок при совершении предельного перехода Не оо в уравнениях Навье — Стокса приводит к уравнениям Эйлера. Однако решения уравнений Эйлера не позволяют удовлетворить условиям прилипания на контуре тела. Поэтому на длинах Не / приходится рассматривать еще один, более тонкий слой, в котором главные члены уравнений Навье — Стокса, связанные с вязкостью, имеют порядок инерционных членов. Из этого условия вытекает оценка толщины области вязкого течения, которая оказывается пропорциональной Не" . В случае обтекания нетеплоизолнрованного тела возникают дополнительные особенности предельного решения уравнения энергии, с которыми можно познакомиться в работе [21]. Использование известного принципа асимптотического сращивания решений в разных характерных областях течения (см., например, [41]) позволяет получить все необходимые граничные условия. Сращивание решений для локальной области, имеющей продольный и поперечный размеры Не" / , и для внешнего сверхзвукового потока дает внешнее краевое условие для локальной области. Сращивание с решением в невозмущенном пограничном слое дает профили параметров в невозмущенном набегающем потоке , т. е. при (ж/Не" /2) ----оо. Из-за малой толщины области вязкого течения [c.249]

В теоретических работах [1-3] показано, что прп относительно малых удлинениях оптимальная кормовая часть двумерного тела в сверхзвуковом потоке невязкого газа может содержать донный торец, за которым поток отрывается. С увеличением длины кормы высота торца уменьшается и после достижения некоторой длины становится равной нулю, а обтекание - безотрывным. С другой стороны, имеются экспериментальные данные, ноказываюгцпе, что и прп относительно больших удлинениях оптимальная корма содержит торец. Насколько известно автору, впервые этот эффект уменьшения сопротивления кормы прп введении донного торца установлен В.Т. Ждановым в 1959 г. прп экспериментальном исследовании осесимметричной модели выходного устройства воздушно-реактивного двигателя. Для заданной длины выходного устройства производилось изменение контура кормы путем введения торца. На основе параметрических псследованпй была найдена оптимальная высота кольцевого торца, обесне-чпваюгцего минимальное сопротивление кормы и максимальную тягу. Этот эффект получался и прп сверхзвуковой, и прп дозвуковой скорости внешнего потока. [c.488]

Начало систематического изучения вопросов конвективной теплоотдачи газов, движущихся в трубах при больших дозвуковых скоростях, было положено в Советском Союзе. Ряд сведений из указанной области, полученных к 1950 году, содержится в монографии Гухмана и Илюхина [Л. 26]. Обширная литература (в частности, работы Калихмана [Л. 31]) имеется также по вопросу о тепловых явлениях при внешнем обтекании тел. При этом большое внимание уделяется сверхзвуковым течениям, что вызвано потребностями реактивной техники. Работы зарубежных авторов, касающиеся теплоотдачи в газодинамических условиях, освещены в переводных книгах [Л. 1, 55, 61]. [c.132]

Формулировка граничных условий для численного решегая задачи существенно зависит от тина рассматриваемого внутреннего течения. Если поток на входе в расчетную область является сверхзвуковым, то его параметры можно рассматривать как граничные условия на входной границе области. В противном случае существует распространение возмущений вверх по потоку и простая фиксация параметров на этой границе оказывается некорректной. При дозвуковом потоке на входе (например, в случае сопла Лаваля) приемлемой является следующая постановка граничных условий на границе ЛЯ (рис. 2.18). Считаются заданными расход и энтальпия газа, равные их значениям в начальный момент времени процесса установления, а величины продольной скорости и плотности р и давления р определяются в процессе счета. На выходе (границе СО) обычно можно использовать те или иные экстраполяционные условия, подобно тому как это делается в задачах внешнего обтекания (в некоторых случаях, однако, по смыслу задачи может оказаться необходимым зафиксировать давление р). Обоснованием для выбора в качестве разностных 168 [c.168]

Результаты теоретических, численных и экспериментальных исследований по различным вопросам аэрогазодинамики реактивных сопел изложены в большом количестве публикаций отечественных и зарубежных авторов. Здесь, также как и во всех физических науках, вьщеляются, достаточно тесно взаимодействуя друг с другом, теоретическое и экспериментальное направления. Накопленный опыт исследований, разработки и создания реактивных сопел самолетов различного назначения показал, что выбор реактивного сопла и удовлетворение предъявляемых к нему требований сопровождается необходимостью решения целого комплекса взаимосвязанных между собой проблем аэрогазодинамики изучение турбулентных течений в каналах, исследование обтекания тел турбулентным дозвуковым, трансзвуковым, сверхзвуковым потоком, исследование течений в донных областях, исследование взаимного влияния внешнего потока и реактивных струй в присутствии элементов планера самолета, включая течения в отрывных зонах сложной формы, и целого ряда других проблем. [c.7]

Внутреннее течение в реактивных соплах и внешнее обтекание кормовых частей гондол или фюзел51жей, где расположены реактивные сопла, есть течение вязкой жидкости, которое для большинства режимов работы реактивных двигателей и полета летательных аппаратов от дозвуковой до сверхзвуковой скорости является турбулентным. Оно характеризуется числом Рейнольдса, определяемым по параметрам потока и характерному размеру, за который чагце всего выбирается во внутреннем течении — диаметр входного канала или критического сечения сопла, во внешнем — диаметр миделя или среза сопла [c.35]

Плоское сопло с косым срезом и выдвижным дефлектором (сопло ADEN), рис. 7.2в, обеспечивает поворот вектора тяги на угол, равный или больше 90°, и предназначено для использования на самолетах вертикального взлета и посадки. Оно может быть использовано и в полете для отклонения вектора тяги на углы, меньшие 90°. В этом сопле на режиме горизонтального полета регулируется площадь критического сечения и с помощью верхних и нижних створок — площадь выходного сечения сопла в соответствии с бесфорсажным или форсажным режимом работы двигателя. На режиме вертикального взлета дефлектор (ковшеобразная створка) выдвигается по часовой стрелке, направляя реактивную струю вниз. Дозвуковые створки сопла при этом имеют максимальное раскрытие для уменьшения скорости газового потока при подходе к поворотному дефлектору. Выдвижной дефлектор на режимах горизонтального полета убран внутрь сопла без нарушения течения внутреннего газового потока и внешнего обтекания реактивного сопла. На режиме горизонтального полета с помощью отклоняемой задней части верхней панели (поворотный клин) достигается поворот вектора тяги на угол 25...30°. [c.294]

Исследование влияния различных механизмов поверхностного катализа на теплообмен в диссоциированном углекислом газе проведено для стекловидного покрытия плиточной теплозащиты воздушно-космического самолета "Буран" и близкого к нему по каталитическим свойствам кварца. Для этих материалов на плазматроне ВГУ-4 ИПМ РАН получены данные по теплообмену в критической точке тестового образца в широком диапазоне параметров набегающего потока и значений температуры поверхности. Для этих же условий рассчитаны зависимости теплового потока от температуры поверхности в диапазоне 300-2000 К с использованием различных моделей поверхностного катализа. Тепловые потоки рассчитывались на основе приближения пограничного слоя [23] конечной толщины с использованием модели газовой среды, описанной в [30]. При таком подходе состав газа на внешней границе пограничного слоя считается равновесным, а температура газа находится из условия совпадения расчетных и измеренных значений тепловых потоков к холодной идеально-каталитической поверхности. Последние были выбраны на основе анализа экспериментальных данных для медной и серебряной поверхностей [23, 28, 29] и приведены в табл. 2. Кроме того, в этой таблице для исследованных режимов обтекания приведены также скорость дозвуковой струи в центре выходного сечения канала плазматрона подводимая к индуктору мощность N и скоростной напор Ар. Для всех режимов испытаний статическое давление в потоке бьхло 0.1 атм. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...