Срыв потока нестационарный

Наиболее интенсивно проявляется нестационарность течения во входных патрубках насосов из-за наличия дополнительных факторов, турбулизирующих поток. Такими факторами являются автоколебания в системе насос — сеть, нестационарные турбулентные пульсации потока из-за периодических срывов потока со стенок, колебания потока, возбуждаемые перемежающейся кавитацией, колебания потока, связанные с образованием вращающегося вихря на входе в колесо. Л [c.97]

Срывы потока сказывались с особой силой на холостом ходу, когда последняя ступень работает в режиме торможения при очень большом характеристическом числе w/ o. Развивающиеся при этом срывы распространялись против основного потока в глубь проточной части, увеличивая потери энергии, повышая разогрев выходной части ЦНД и вызывая эрозию выходных кромок РЛ. Все это требовало некоторых ограничений работы турбины при малых нагрузках. Эти новые в то время опасные для прочности лопаток нестационарные явления побудили пересмотреть принципиальную основу проектирования РК последних ступеней. Значительное повышение степени реактивности в корневом сечении ступени было сильным средством для устранения срывов в широкой области частичных нагрузок. [c.31]

Дело в том, что при уменьшении относительного объемного расхода в последней ступени снижается перепад энтальпии. При этом ступень работает в условиях, когда характеристическое число и/Со велико по сравнению с его величиной, обеспечивающей на номинальном режиме безударный вход потока в РК или малые углы атаки. При высоких же /Со появляются большие отрицательные углы атаки, особенно опасные в корневом сечении в случае применения активного типа профиля РЛ. К этому еще добавляется очень неблагоприятное влияние сильного раскрытия меридионального профиля у периферии ступени. Все это приводит к отрыву потока в корневом сечении. Как показали опыты, отрыв потока в ряде случаев начинается уже при объемном расходе, отнесенном к его расчетной величине, Gv — 0,6. На холостом ходу срыв может охватывать область от корневого сечения до 3/4 по высоте проточной части (см. гл. ХП). Сильные отрывы потока в последних РК были обнаружены в ступенях очень большой веерности (d < <3). При срыве поток устремляется к периферии РК и здесь вызывает запирание НА. Это сопряжено с затратой энергии от компрессорного эффекта и вентиляционных потерь и с опасными для лопаток нестационарными явлениями. [c.47]

Низкочастотная нестационарность потока возникает вследствие неустойчивой работы сверхзвукового входного воздухозаборника, турбулентности атмосферы, вибрационного горения в камере сгорания. Снижение скорости потока в процессе колебаний вызывает местное увеличение углов атаки и срыв потока со спинки. Граница устойчивости при этом смещается в сторону увеличения расхода воздуха, а запас устойчивости работы компрессора уменьшается. Снижаются также и tik вследствие увеличения гидравлических потерь при нерасчетном обтекании лопаток. [c.133]

Экспериментальные и теоретические исследования последних лет раскрывают общую картину развития динамического срыва, хотя еще нельзя сказать, что протекание срыва в нестационарных условиях полностью изучено. Рассмотрим профиль, угол атаки которого периодически изменяется с большой амплитудой от значения, намного меньшего критического угла атаки в стационарных условиях, до значения, превосходящего угол атаки начала динамического срыва. Такой диапазон типичен для первой гармоники изменения угла атаки при полете вперед, причем среднее его значение соответствует большому значению параметра нагружения Ст/а, При увеличении угла атаки срыв затягивается вследствие нестационарности, так что линейный закон изменения подъемной силы и небольшие моменты на профиле сохраняются при значениях угла атаки, превышающих критический угол атаки в стационарных условиях. После того как угол атаки профиля превысит угол атаки начала динамического срыва (который в свою очередь зависит от скорости а изменения угла атаки), подсасывающая сила на передней кромке профиля пропадает, а с поверхности вблизи передней кромки начинает отходить пелена интенсивных поперечных вихрей. Эти вихри движутся над верхней поверхностью профиля по направлению к задней кромке со скоростью, значительно меньшей, чем скорость набегающего потока. Вызванное вихрями возмущение поля давления приводит к смещению назад области разрежения. В возникшем переходном процессе [c.799]

Специальный вид отрыва неустановившегося ламинарного потока от движущейся стенки, который может возникать на лопатках компрессоров, был исследован авторами работ [12, 13] на примере двумерного вращающегося цилиндра диаметром 10 см (максимальное число оборотов 2000 об/мин). Цилиндр помещен в свободный поток, скорость которого менее 9 м/с. Чтобы имитировать характер изменения давления, соответствующий обтеканию крылового профиля, вращающийся цилиндр был экранирован. Важным в данном случае свойством срыва потока является присутствие неустановившегося пограничного слоя, в котором точка отрыва движется относительно стенки. Определенная нестационарность существует в пограничном слое во всех угловых положениях с отрицательным Г/м , где Г — составляющая скорости, перпендикулярная к направлению и причем направление к поверхности цилиндра принимается отрицательным. Эта нестационарность постепенно возрастает с увеличением угла, но ни в одном угловом положении не существует заметного скачка в величине пульсации скорости. Такой скачок мог бы указывать на отрыв потока. Отрыв неустановившегося потока такого типа отличается от отрыва установившегося потока, [c.223]

Характеристики машин, потребляющих работу, ограничиваются срывом потока, если этому явлению не предшествует потеря лопатками виброустойчивости. Оба эти явления определяются нестационарными эффектами в пограничном слое на лопатках и в следах. [c.226]

Короткая зона ламинарного отрыва очень слабо влияет на поле потенциального течения, поэтому обычно ею пренебрегают при расчете распределений давления. Воздействие этой зоны на пограничный слой более сложное. Обычно (но не всегда) его можно уподобить препятствию на поверхности в виде проволоки, которая способствует быстрому переходу ламинарного потока в турбулентный. С увеличением нагрузки на лопатки зона ламинарного отрыва уменьшается, и когда ее длина становится меньше соответствующей зоны перехода, происходит резкое увеличение размера зоны отрыва или же нередко полный срыв потока без последующего присоединения. При анализе таких течений часто принимается, что граничная линия тока является линией тока основного течения и вниз по потоку происходит перемешивание без восстановления давления. Такое предположение впервые сделано в работе [8.46] применительно к течению в решетках, и на его основе проведены расчеты потерь при полностью отрывных течениях. Этот метод позволяет получить решение задачи в первом приближении, хотя многими существенными физическими процессами в нем пренебрегается. Так, необходимо учитывать нестационарность течения в следе за плохообтекаемым телом. Кроме того, описанные в предыдущей главе процессы схода дискретных вихрей будут приводить к дополнительным потерям импульса. [c.235]

С увеличением нагрузки на лопатки выше некоторого предела влияние отрыва потока распространяется на все поле течения и происходит срыв потока с лопатки. Для таких ситуаций характерны нелинейные эффекты, запаздывание и гистерезис. Все эти явления существенно зависят от времени, поэтому срыв потока представляет собой сугубо нестационарный процесс. [c.236]

Верным признаком срыва потока является гистерезис. Если какой-то заданный режим течения с отрывом потока не может быть восстановлен после разгрузки лопатки до такого уровня, который предшествовал появлению интенсивного отрыва, то это свидетельствует о преобладании нелинейных эффектов и наступлении срывного обтекания. Значительная роль нелинейности и гистерезиса является характерной чертой нестационарного обтекания лопаток. [c.236]

Правильная оценка потерь энергии в последних ступенях необходима для разработки мероприятий по усовершенствованию проточных частей ЦНД. Возникающий при малых расходах пара отрыв потока у корня ступени может привести к поломкам РЛ вследствие резко нестационарного характера течения в области отрыва и в связи с перераспределением расходов по высоте ступени. Некоторую оценку пространственного течения в проточных частях с крутыми меридиональными обводами можно получить с помощью расчета. Однако в условиях обтекания профилей с местными срывами только экспериментальные исследования дают надежные количественные результаты. [c.224]

Экспериментальные исследования динамического срыва обычно проводятся как н.а винтах, так и на крыльях в плоскопараллельном потоке. В последнем случае применяются установки, позволяющие производить периодические изменения угла атаки крыла, установленного в аэродинамической трубе. Среднее значение и амплитуда изменения угла атаки, а также частота колебаний выбираются таким образом, чтобы они соответствовали условиям работы сечения лопасти винта. При этом среднее значение и амплитуда колебаний угла атаки должны быть достаточно велики и близки по величине. Частота колебаний должна соответствовать частоте вращения винта (одно колебание за один оборот винта). Установка должна обеспечивать возможность измерения давлений, нагрузок в сечении и других параметров в течение цикла колебаний. Иллюстративный пример экспериментальных аэродинамических характеристик профиля колеблющегося крыла показан на рис. 16.2 (на самом деле экспериментальные данные характеризуются большим разбросом величин нагрузки при уменьшении угла атаки). Приведенные кривые свидетельствуют о том, что срыв при больших скоростях увеличения угла атаки сильно затягивается, а нагрузки значительно превышают статические. Как видим, имеет место гистерезис изменения нестационарных нагрузок, поскольку подъемная сила и момент зависят не только от текущего значения угла атаки, но и от истории движения профиля. [c.800]

Механизм вязкого отрыва отличен от механизма описанного в гл. V инерционного срыва безвихревого потока идеальной жидкости с выступающих острых кромок тела. При наличии вязкого отрыва непосредственно за ним в так называемом ближнем следе возникают сложные нестационарные попятные движения с замкнутыми линиями тока. Эти похожие на вихри образования периодически отрываются от тела (вспомнить описанный в 77 процесс автоколебаний цилиндра в потоке), уносятся потоком, разрушаются и создают в дальнем следе за телом хаотическое турбулентное движение (см. 99). [c.447]

Наибольший интерес представляет плоское безвихревое движение, для которого, кроме потенциала скоростей, существует еще функция тока, введенная впервые Лагранжам в 1781 г. кинематическая интерпретация функции тока, связанная с понятием линии тока, была дана значительно позднее (в 1864 г.) Рэнкиным. Наличие этих двух функций— потенциала скоростей и функции тока, удовлетворяющих в отдельности уравнениям Лапласа, позволило свести решение гидродинамической задачи к разысканию одной комплексной функции — комплексного потенциала. Подробное изложение этого метода, весьма близкого к современному, можно найти в двадцать первой лекции классических Лекций по математической физике (ч. 1, Механика) Кирхгоффа (1876). Отдельные задачи плоского безвихревого потока решались и ранее самим Кирхгоффом в 1845 г. и Гельмгольцем в 1868 г. Заметим, что с математической стороны эти задачи эквивалентны аналогичным задачам электростатики. Наряду с плоским стационарным безвихревым движением были изучена некоторые простейшие задачи нестационарного дви кения (Рэлей в 1878 г., Лэмб в 1875 г. и др.). Особенно больших успехов метод комплексной переменной достиг в теории обтекания тел со срывом струй, созданной трудами Гельмгольца, Кирхгоффа и Жуковского. Подлинного своего расцвета плоская задача безвихревого стационарного и нестационарного движения достигла в первую четверть нашего столетия в замечательных работах ученых московской школы, о чем еще будет речь впереди. [c.25]

Если отрыв потока нежелателен в инженерных приложениях, его условились называть срывом . Напомним, что срывом на крыловом профиле называют отрыв потока, ухудшающий характеристики профиля вследствие резкого возрастания сопротивления и падения подъемной силы. Однако на практике отрыв потока не всегда нежелателен. Например, благодаря взаимодействию отрывного течения, создаваемого иглой, установленной перед тупым телом, при сверхзвуковых скоростях полета с отошедшим головным скачком уплотнения лобовое сопротивление сильно уменьшается. Следовательно, необходимо новое определение понятия срыва как явления в течении, которое приводит к накоплению значительных количеств заторможенной жидкости и часто связано с появлением нестационарности [35]. Нестационарность возникает из-за периодических выплескиваний накопившейся застойной жидкости, а так как возможность вытекания исключена, накопление жидкости продолжается. В трехмерном течении существует компонента скорости, перпендикулярная направлению основного потока. Накопленная жидкость может выплескиваться в этом направлении. Поэтому в несимметричном течении, т. е. в трехмерном течении, срывы встречаются редко. Однако в строго двумерном течении вытекание по нормали к направлению основного потока исключено и возможно накопление значительного количества заторможенной жидкости с периодическим выплескиванием другими словами, возникает срыв. На практике двумерные течения встречаются весьма редко и чаще всего наблюдается осесимметричное течение. В противоположность строгому определению отрыва потока определение срыва следует считать довольно субъективным, так как его существование связано с геометрией поля течения и характеристиками жидкости. [c.46]

Нестационарность потока может существовать и в отсутствие срыва, но срывные потоки всегда нестационарны. Созданы приемлемые инженерные методы расчета границы срыва, однако, в конечном счете, удовлетворительный анализ срывных течений можно провести только на основе рассмотрения нестационарности потока. [c.226]

Хотя это и выходит за рамки предмета данной книги, следует упомянуть, что влияние неравномерности потока на входе в решетку наиболее трудно поддается расчету по теориям нестационарного течения. Описание нелинейных явлений, например, таких, как динамический срыв, его интенсивность и развитие, зависят от совершенства моделирования гистерезиса потерь и неоднородностей во всех трех измерениях. Разработан метод для оценки прохождения зависящего от времени периодического возмущения полного давления через высоконагруженную решетку профилей [8.145]. [c.251]

В. Н. Ершов, 1966). Это влияние приводит к появлению нестационарного ( вращающегося ) срыва потока, уменьшению, запаздыванию по фаз и гистеризису нестационарных сил, особенно при высоких частотах и к затуханию вихревых следов за решеткой. [c.142]

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в обобщении эмпирических данных с помощью общих параметров срыва, и увеличение запасов устойчивости путем обработки корпуса, возможности существующих теоретических методов расчета границы срыва нельзя считать удовлетворительными, что является следствием недостаточной изученности процессов возникновения срыва потока. Автор считает, что дальнейший прогресс в реще-нии этой проблемы возможен на пути изучения нестационарного отрыва и процессов схода вихрей при срыве потока с передних кромок лопаток, так как именно они вызывают вращающийся срыв. [c.240]

Хорошо известно, что неравномерность полей / скоростей, давлений и других параметров потока перегретого пара в проточной части служит источником возмущающих сил, способных вызвать вибрацию ее элементов. Возмущающие силы возникают и по другим причинам, обусловленным нестационарными эффектами в результате воздействия волнового механизма периодической неста-ционарности под влиянием волновой системы, генерируемой в процессе срыва дискретных вихрей за толстыми выходными кромками под воздействием пульсаций параметров, обусловленных появлением отрывных областей в решетках или зазорах (на расчетных и [c.187]

Нестационарные течения среды вызывают генерацию звука. Периодич. срыв вихрей за плохо обтекаемым телом порождает вихревой звук. При натекании струи на препятствие может возникнуть т.н. клиновый тон, это явление используется в газоструйных излучателях. Интенсивный звук генерируется высокоскоростными турбулентными течениями. Наир., интенсивность авука, порождаемого реактивной струёй стартовой ступени ракеты, достигает 150 дБ на расстоянии 100 м. Прикладные проблемы А. д. с., связанные с аэродинамич. генерацией звука в высокоскоростных потоках, составляют предмет аэроакустики. [c.42]

В работе [С.23] представлен метод расчета срывного флаттера несущего винта, основанный на измерениях нестационарных аэродинамических нагрузок на профиле NA A 0012 при его колебаниях по углу атаки относительно линии четвертей хорд. Полученные в этих измерениях зависимости для коэффициентов момента имеют вид гистерезисных петель (рис. 16.5). При колебаниях в отсутствие срыва, как и при развившемся срыве, демпфирование положительно. Но если средний угол атаки при колебаниях соответствует началу вхождения в срыв, то результирующее демпфирование колебаний становится отрицательным. Параметр Нц,, характеризующий демпфирование при обтекании профиля, связан с работой, совершенной потоком над профилем за цикл колебаний, и определяется выражением [c.809]

В работе [L.72] путем направления потока воздуха на диск винта, работающего на режиме висения, имитировалось поле скоростей вихря, взаимодействующего с лопастью. При этом исследовались случаи вихря, параллельного лопасти (что соответствует вертолету продольной схемы), и вихря, перпендикулярного лопасти (случай вертолета одновинтовой схемы). Установлено, что как по спектрам шума, так и по зависимостям от времени такое моделирование хорошо отражает основные черты возникающих в полетах хлопков лопастей. Сделан вывод, что причиной хлопков лопастей является взаимодействие лопастей с концевыми вихрями движущихся перед ними лопастей или винтов. Эксперименты по моделированию хлопков и теория, развитая для оценки шума от них, показали, что уровень звукового давления пропорционален четвертой степени концевой скорости и квадрату интенсивности вихря, т. е. (Q7 )Продолжение исследований [L.58] предполагаемых механизмов возникновения хлопков (нестационарные нагрузки, обусловленные срывом или взаимодействием лопасти с вихрем, а также образование ударных волн в местных сверхзвуковых зонах при больших концевых скоростях или в вихревых зонах) показало, что наиболее вероятным является взаимодействие вихря с лопастью. Поскольку интенсивность Г концевого вихря пропорциональна T/pNQR , энергия шума, вызванного взаимодействием лопасти с вихрем, определялась соотношениями Wв [ QRYT ]/N A. Найдено, что величина Wb хорошо отражает субъективную оценку силы хлопка. Автор продолжил эти исследования [L.61], [c.866]

Другой причиной возникновения нестационарного обтекания лопаток с нарушением осевой симметрии потока является вращающийся срыв устойчивая срывная зона (одна или несколько) вращается вместе с рабочим колесом с угловой скоростью (о = ю/й ( 2 — угловая скорость колеса). Образование вращающегося срыва связано с работой лопаток на закритических, срывных углах атаки в левой ветви характеристики. Теоретические и экспериментальные исследования этого весьма сложного явления и способов борьбы с ним проводились за рубежом Т, Юра и В, Ранни (1954) и др,, а в СССР Л. Е. Ольштейном (1952—1967), Г. С. Самойловичем (1959—1962), К. А. Ушаковым (1952—1962) и их сотрудниками, [c.848]

Срыв или помпаж компрессора может возпикнуть только при отказах автоматики или невыполнении установленных ограничений. Сопутствующими неблагоприятными факторами при этом служат недопустимо большое изменение приведенной частоты вращения ротора, значительная неравномерность и нестационарность потока на входе в компрессор, попадание в двигатель спутных струй от впереди летящего самолета или пороховых газов при пуске ракет и др. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...