Высокочастотная неустойчивость

В закрученном потоке могут существовать значительные градиенты осевой составляющей скорости. В вихревой трубе такое состояние движения имеет наиболее ярко выраженный характер вследствие наличия интенсивного противотока. С этой точки зрения приосевой вихрь можно рассматривать как осесимметричную струю, втекающую в поток с несколько отличной плотностью, и, естественно, ожидать эффекты, которые наблюдаются в слое смешения такой струи [18]. Как показано в работе [20], в слое смешения развиваются когерентные вихревые структуры с детерминированной интенсивностью и динамикой распространения. Так, в частности, при движении вниз по потоку расстояние между соседними вихрями увеличивается, что приводит к уменьшению частоты их обнаружения. Очевидно, в этом случае должна иметь место связь таких структур с высокочастотной неустойчивостью в вихревых трубах. [c.117]

Экспериментальная отработка БП показала, что система склонна к неустойчивому режиму работы, причем наблюдалось два различных вида неустойчивости. В нервом случае наблюдалась высокочастотная местная неустойчивость золотника 4 с частотой 600—800 Гц при малом значении коэффициента гидравлического демпфирования Ь з золотника 4. Этот вид неустойчивости рассмотрен в работе [1] и объясняется взаимным влиянием жидкости и плунжера золотника при учете гидродинамических сил и волновых процессов в импульсном трубопроводе, подводящем к золотнику 4 высокое давление масла выхода насоса. Высокочастотной неустойчивости удается избежать, увеличивая демпфирование Ъ з плунжера золотника. Однако эксперимент показал, что увеличение 6 з приводит к возникновению второго вида неустойчивости низкочастотной системной неустойчивости (рис. 2), когда в колебательный процесс малой частоты - -2—5 Гц вовлекаются все основные элементы блока питания. Причем в условиях [c.74]

Таким образом, расчеты показывают, что уменьшением демпфирования мы уходим от системной низкочастотной неустойчивости. Однако, как было сказано выше, появляется опасность появления высокочастотной неустойчивости отдельного элемента системы золотника) [1]. [c.79]

Периодические колебания горения классифицируются в соответствии с поддерживающими их элементами конструкции двигателя. Частоты в диапазоне 10—200 Гц (низкочастотная неустойчивость) возникают в результате взаимодействия процесса горения и системы подачи топлива. Высокочастотная неустойчивость (выше 1000 Гц, за исключением очень больших камер сгорания) ассоциируется с акустическими характеристик ками объема камеры. Промежуточные частоты обычно обусловлены гидравлическими и тепловыми явлениями в системе впрыска или механическими вибрациями двигателя. Сильные колебания (случайные или периодические) в камере сгорания обычно рассматриваются как нежелательные, поскольку они могут привести к возрастанию тепловых нагрузок на элементы двигателя и, таким образом, уменьшить его ресурс. По аналогии с классическими видами акустических колебаний в цилиндрическом объеме высокочастотная неустойчивость подразделяется на продольную, радиальную и тангенциальную. Случается и сочетание двух или трех видов. Тангенциальные высокочастотные колебания являются самыми разрушительными. Зачастую размах таких колебаний достигает величины среднего давления в камере, а тепловой поток в стенку возрастает при этом, больше чем на порядок. Сохранение таких колебаний в течение 0,3 с обычно приводит к разрушению камеры сгорания. [c.173]

Высокочастотная неустойчивость обычно зависит только от характеристик камеры и параметров внутрикамерного процесса, так как она возникает в результате взаимосвязи между процессом горения и акустическими характеристиками камеры. Таким образом, на нее влияют и свойства компонентов топлива, и геометрические параметры камеры сгорания. К свойствам топлива, играющим важную роль, относятся те, что связывают динамическую реакцию процесса горения с возмущениями в камере сгорания. Эта реакция определяется чувствительным к давлению временем запаздывания [30], которое зависит от летучести и самовоспламеняемости компонентов топлива, степени распыления, давления в камере сгорания и соотношения компонентов. Конструкция камеры сгорания не только определяет характерные акустические частоты, но и оказывает значительное влияние на разность Ау скоростей газа и капель компонентов топлива, определяющую скорости испарения. Наиболее чувствительной к возникновению высокочастотной неустойчивости является зона, где величина Ау минимальна, т. е. пространство вблизи смесительной головки шириной в несколько сантиметров [9]. Типичные кривые скоростей испарения приведены на рис. 93. [c.175]

Величина возмущения, необходимая для развития неустойчивости, варьируется в широких пределах, от уровня обычных случайных пульсаций до колебаний давления с амплитудой порядка величины среднего давления в камере. Из-за того что высокочастотная неустойчивость обусловлена сложным взаимодействием разных факторов, не существует простых методов оценки величины возмущения, способного привести к неустойчивой работе конкретного двигателя. Поэтому запас устойчивости ЖРД обычно определяют наложением искусственного дозированного возмущения (см. [65], гл. 10). [c.176]

За последние сорок лет предпринято немало усилий для разработки теории высокочастотной неустойчивости — наиболее опасного явления в ЖРД. Предложены два основных подхода — теория чувствительного к давлению времени задержки [c.176]

На рис. 94 показаны две смесительные головки с механическими устройствами подавления неустойчивости. Первая снабжена демпфирующими перегородками, весьма эффективными при радиальной и тангенциальной высокочастотной неустойчивости. Во второй предусмотрены акустические резона-торы. [c.177]

В проведенном качественном рассмотрении предполагалось, что горение сосредоточено в плоскости. В действительности, благодаря неодинаковому времени запаздывания для различных частиц топлива, имеет место распределенное горение. Наиболее вероятное возбуждение высокочастотной неустойчивости будет в том случае, когда горение сосредоточено вблизи пучностей давления (критерий Рэлея) при большом разбросе значений места и времени сгорания для отдельных частиц топлива увеличивается устойчивость процесса горения. [c.512]

АНАЛИЗ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ [c.158]

Следует отметить, что результаты анализа, полученные Щелкиным, подтверждаются экспериментальными исследованиями Бермана и Чини, а также Эллиса и его сотрудников [162]. В этих работах показано, что высокочастотная неустойчивость характеризуется существованием волн сжатия или ударных волн, движущихся вдоль камеры сгорания от головки двигателя к соплу и обратно. [c.167]

В опубликованных исследованиях [126]—[129] описываются наблюдения в области колебаний низкой частоты и высокочастотной неустойчивости. [c.171]

С ростом длины камеры сгорания устойчивость становится более сильной, а частота колебаний падает. Измерения распределения давления вдоль длины камеры показывают, что в случае высокочастотной неустойчивости важны давления волн, распространяющихся как по потоку, так и против потока. Сильное влияние на устойчивость системы оказывает угол конусности сопла. Изменение этого угла приводит к тому, что колебания высокой частоты могут исчезнуть и, наоборот, возникнуть. [c.172]

Цикл глав, посвященных процессам в двигателях, работающих на жидком топливе, завершается гл. 10, представляющей особый интерес. Рассмотрение в этой главе вопросов низко- и высокочастотной неустойчивости выгодно отличается, например, от переведенной на русский язык работы Л. Крокко и Чен И отсутствием излишнего абстрактного теоретизирования (основывающегося зачастую на неполной системе допущений) и наличием большого количества практических рекомендаций. Именно в этой главе подверглось обобщению наибольшее количество отдельных экспериментальных и теоретических исследований, в том числе и оригинальны работ авторов. [c.8]

В конце камеры сгорания должна существовать гетерогенная зона, которая демпфирует, насколько это возможно, продольную высокочастотную неустойчивость горения. [c.390]

Этот очень простой метод позволил получить много экспериментальных данных о высокочастотной неустойчивости. Однако траектории одних и тех же частиц или светящихся участков нельзя проследить, если их скорости непараллельны оси двигателя, форму волны, движущейся внутри камеры, можно воспроизвести с помощью нескольких продольных щелей или даже поперечных щелей, позволяющих исследовать высокочастотную неустойчивость тангенциального вида (фотографии / и 2 на фиг. 8.256). [c.563]

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ 10. 3. 1. Описание наблюдаемых явлений [c.660]

Мы рассмотрим сначала несколько типов записей давления в камере, которые помогут нам уяснить характер этих типов колебаний. При низких давлениях, рассмотренных выше, высокочастотные колебания давления накладываются на низкочастотные. На фиг. 10. 24, а показан пример такого наложения этих двух видов колебаний. В первом случае высокочастотная неустойчивость соответствует главным образом максимумам давлений, возникающих при низкочастотных колебаниях, т. е. при высоких давлениях наблюдается усиление колебаний. На второй осциллограмме (см. фиг. 10. 24 б) показано наложение высоко- и низкочастотных серий волн и распространение их по камере. Наложение вызывает постепенное усиление колебаний с последующим быстрым затуханием их. Частоты большинства этих серий волн довольно низкие ( 130 гц). [c.660]

Фиг. 10. 24. Запись давлений в камере. Высокочастотная неустойчивость.

Фиг. 10. 25. Формы колебаний, полученные при высокочастотной неустойчивости (отметка времени 10 сек.), и спектры частот, полученные по записям давления в камере.

Экспериментальные данные распадаются на две группы, выявляющие во-первых, параметры двигательной установки, влияющие на высокочастотную неустойчивость, и, во-вторых, влияние высокочастотной неустойчивости на работу двигательной установки (полнота сгорания, безопасность работы и т. д.). [c.664]

Влияние некоторых параметров на высокочастотную неустойчивость [c.664]

Фиг. 10.28. Влияние расхода топлива и давления в камере на высокочастотную неустойчивость.

Геометрические параметры камеры сгорания играют очень важную роль при исследовании высокочастотной неустойчивости. [c.665]

Фиг. 10. 30. Зависимость частоты от отношения /L (высокочастотная неустойчивость) [12].

Фиг. 10.31. Киносъемка высокочастотной неустойчивости.

Осциллограммы подтверждают наличие в камере волн давления с крутым фронтом. На фиг. 10. 25, г и можно наблюдать сильное увеличение давления в течение очень короткого периода времени. Амплитуда этих колебаний очень велика и может достигать 14--35 кг/см при среднем рабочем давлении, равном 20 кг/см -. Частоты, зафиксированные в этих условиях, оказываются больше, чем частоты,, наблюдаемые при тех же условиях (та же длина камеры), но в случае синусоидальных колебаний. Теплообмен между газом и стенками увеличивается. Записи температуры в различных точках камеры (см. фиг. 10.27) показывают, что тем пера-тура при таком типе высокочастотной неустойчивости (волна с крутым фронтом) значительно выше, чем при нормальных условиях работы. [c.669]

Фиг. 10.37. Спиральная эрозия при высокочастотной неустойчивости.

Фиг. 10.38. Полнота сгорания при высокочастотной неустойчивости.

Изменение масштаба может совершенно изменить условия устойчивости работы двигательной установки, поэтому трудно судить об устойчивости работы мощного двигателя на основании экспериментальных данных, полученных на малогабаритных моделях. Однако некоторые соотношения, выведенные Крокко для случаев низкочастотной и высокочастотной неустойчивости, могут послужить базой для будущих исследований. [c.684]

Здесь нами кратко был рассмотрен самый простой случай — высокочастотная неустойчивость при сосредоточенном горении, происходящем в непосредственной близости от головки камеры. Но и этот случай рассматривался в линейной трактовке, поскольку исходные уравнения линеари- [c.517]

Нами были проанализированы два вида неустойчивости — низкочастотная неустойчивость для системы со средоточенными параметрами и высокочастотная неустойчивость для камеры сгорания с распределенными параметрами. [c.162]

Автор десятой главы вновь дает обзор проблем низкочастотной и высокочастотной неустойчивости в жидкостных ракетных двигателях, с учетом успехов в этой области, достигнутых в последние годы в изучение этих вопросов, так же как и многих других, им сделан новый вклад в рамках научны исследований, проводимых ONERA. [c.13]

В то время как статическая тарировка датчиков давления не представляет затруднений, определение их динамической характеристики связано со многими осложнениями. По1этому точность измерений амплитуды колебаний давления в камере сгорания приходится подвергать сомнению, по крайней мере, при исследовании высокочастотной неустойчивости. Динамические параметры датчиков давления, обладающих высокой частотой собственных колебаний, можно измерять в ударных трубах [17, 20]. [c.545]

Фиг. 10.35. Светящиеся следы, наблюдаемые при высокочастотной неустойчивости (продольные колебания) (по Тишлеру).

Величина может возрасти в случае высокочастотной неустойчивости в результате более полного сгорания. Время задержки воспламенения, разумеется, будет меньше при неустойчивом горении. Росс и Датнер [15] показали, что при неустойчивом горении значения тяги и расхода топлива, получаемые внутри камеры, обеспечивают лучшую экономичность двигателя, чем при работе его в нормальных условиях. Однако одновременно при высокочастотной неустойчивости сильно возрастают потери, вызванные нагревом стенок, так что, как видно из фиг. 10.38, величина практически остается постоянной при переходе от одного характера горения к другому. [c.674]

Это исследование было выполнено Крокко и Чженом и учитывало время задержки воспламенения т. Последнее изменялось как Во времени, так и в пространстве, поскольку высокочастотная неустойчивость характеризуется распространением возмущений по всей камере. Время задержки воспламенения определяется выражением [c.677]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...