Конденсационные скачки

Формальным сходством с детонационными волнами обладают конденсационные скачки, возникающие при движении газа, содержащего, например, пересыщенный водяной нар ). Эти скачки представляют собой результат внезапной конденса[(ии паров, причем процесс конденсации происходит очень быстро в узкой зоне, которую можно рассматривать как некоторую поверхность разрыва, отделяющую исходный газ от тумана — газа, содержащего конденсированные пары. Подчеркнем, что конденсационные скачки представляют собой самостоятельное физическое явление, а не результат сжатия газа в обычной ударной волне последнее вообще не может привести к конденсации паров, так как эффект увеличения давления в ударной волне перекрывается в смысле его влияния на степень пересыщения обратным эффектом повышения температуры. [c.689]

Таким образом, оказываются возможными конденсационные скачки всего двух типов 1) сверхзвуковые скачки (отрезок АО адиабаты), на которых [c.690]

Значение потока / (скорости конденсации) монотонно возрастает вдоль отрезка А О от точки А (в которой / = 0) к точке О, а вдоль отрезка АО — монотонно падает от А (где j — оо) к О. Интервал же значений / (а с ним и соответствующий интервал значений скорости ui = jV[) между теми, которые / принимает в точках О и О, является запрещенным и не может быть осуществлен в конденсационных скачках. Общее количество (масса) конденсирующегося пара обычно весьма мало по сравнению с количеством основного газа. Поэтому мон<но с одинаковым правом рассматривать оба газа / и 2 как идеальные по этой же причине можно считать одинаковыми теплоемкости обоих газов. Тогда значение в точке О определится формулой [c.691]

Для конденсационных скачков второе из уравнений (9.59) примет вид [c.319]

Особенность конденсационных скачков заключается в том, что в отличие от прямых скачков уплотнения, в которых скорость течения за скачком всегда меньше екорости звука, за конденсационным скачком скорость может иметь сверхзвуковое значение. [c.319]

Сделаем несколько замечаний, относящихся к истечению насыщенных водяных паров через сопла. Как показывает опыт, пар, находящийся перед соплом в насыщенном состоянии, конденсируется при течении с некоторым запозданием, т. е. переходит сначала в пересыщенное состояние. Конденсация водяного пара, в результате которой степень сухости достигает равновесного при данных условиях значения, происходит обычно (при не очень больших начальных давлениях) за минимальным сечением сопла, т. е. после того, как достигнута критическая скорость, и притом очень быстро, с образованием конденсационного скачка уплотнения. Поэтому при расчетах сопел Лаваля для водяного пара необходимо принимать во внимание, что пар в суживающейся части и в- начале расширяющейся части сопла является пересыщенным (переохлажденным). [c.320]

Для конденсационных скачков второе из уравнений [c.351]

При течении насыщенного водяного пара в соплах кроме скачков уплотнения, определяемых условиями (7-41), могут образовываться еще так называемые конденсационные скачки (рис. 7-13). Эти скачки связаны с возможностью пересыщения водяного пара при расширении его в сопле (которое с большой степенью приближения может считаться адиабатическим) и возникают в результате конденсации пересыщенного пара. [c.283]

При lволн разрежения оказывается недостаточной для достижения необходимого для конденсации переохлаждения, и конденсационный скачок I перемещается по потоку в зону, где на участке спинки J в косом срезе образуется распределенная волна разрежения (рис. 3.5,6). На рис. 3.5 обозначены II — внутренний адиабатный скачок 111 — отраженный скачок IV — внешний кромочный Х-образный скачок. [c.78]

Схемы спектров на рис. 3.5 подтверждаются фотографиями (см. рис. 3.16, а) и распределением давлений на спинке профиля (рис. 3.6,а). Отметим, что скачки конденсации 1 сохраняют практически неизменное положение в косом срезе при различных числах М]>1,1. В зоне скачка конденсации отмечается область повышения давления, за которой следует конфузорный участок, как и в одиночных соплах Лаваля. Как следует из рис. 3.6, положение и интенсивность конденсационного скачка существенно зависят от числа Рейнольдса. Аналогия с соплами Лаваля установлена при исследовании сверхзвуковых реактивных решеток с расширяющимися межлопаточными каналами (рис. 3.6,6). На эпюрах давлений прослеживаются скачки конденсации внутри межлопаточных каналов за минимальным сечением. Положение конденсационных скачков практически не зависит от режима течения в решетке в широком диапазоне отношений давлений ei = pi/po. Вместе с тем конденсационные скачки влияют на положение и интенсивность адиабатных скачков, возникающих на режимах перерасширения и недо-расширения. [c.78]

Хорошо известно [38], что интенсивность первичной и отраженной волн разрежения, внутренних и внешнего кромочных скачков зависит от числа Мц на выходе из решетки. При числах интенсивность первичной и отраженной волн разрежения оказывается достаточной для достижения предельного переохлаждения и, следовательно, появления скачка конденсации I (рис. 3.5,а). Последующее увеличение Mi практически не меняет положения конденсационного скачка внутренний кромочный II и отраженный III скачки перемещаются по спинке и приближаются к внешнему кромочному скачку IV. Выпуклый участок спинки профиля в косом срезе за скачком III генерирует распределенную волну разрежения J. На режимах M.iинтенсивность волн разрежения мала, поток не достигает предельного переохлаждения и скачок конденсации в пределах волн разрежения возникнуть не может. Внутренний кромочный и отраженный адиабатические скачки способствуют снижению переохлаждения за волнами разрежения. Поэтому, как указывалось выше, скачок конденсации I перемещается по потоку в область распределенной волны разрежения (рис. 3.5,6). Очевидно, что в двух рассмотренных случаях структура сверхзвукового потока в косом срезе существенно различная. Однако условия для конденсационной нестационарности в обоих случаях не возникают. Действительно, в первом случае (рис. 3.5, а) скачок конденсации располагается в первичной и отраженной волнах разрежения и фиксируется в пределах этой зоны, которая характеризуется весьма большими скоростями расширения. Слабо выраженная нестационарность скачка конденсации может быть обусловлена лишь пульсациями параметров потока непосредственно за выходными кромками лопаток (рис. 3.11). [c.98]

Опытами показано, что нестационарные (автоколебательные) режимы течения переохлажденного пара в соплах Лаваля устраняются специальным профилированием и, в частности, выполнением углового излома в минимальном сечении, т. е. организацией центрированных волн разрежения, скорость расширения в которых велика (см. гл. 4, 6 и 61]). Выходные кромки решетки с суживающимися каналами по существу и являются такими угловыми точками, способствующими локальному увеличению скорости расширения в области сверхзвуковых скоростей Mi>l,10 вблизи горлового сечения, т. е. служат стабилизаторами, препятствующими появлению конденсационной нестационарности. Аналогичный вывод можно сделать для режимов Miволны разрежения. Условия для возникновения конденсационной нестационарности в косом срезе изолированной сопловой решетки в этом случае также отсутствуют (рис. 3.5,6). Перемещение конденсационного скачка возможно [c.98]

Экспериментальным подтверждением возникновения автоколебательного процесса вблизи спинки в косом срезе следует считать амплитудно-частотные характеристики на рис. 3.17, измеренные в точке плоской (торцевой) стенки канала. Наиболее характерным является тот факт, что на перегретом и сухом насыщенном паре резонансные явления обнаруживаются при Mi =1,2 и соответственно при Ml = 1,3 в диапазоне частот /=400- -4000 Гц. То обстоятельство, что резонансное увеличение амплитуд зафиксировано как в перегретом, так и в сухом насыщенном паре, позволяем утверждать, что физическая природа этих явлений не связана со спонтанной конденсацией и периодическими перемещениями конденсационных скачков (т. е. с конденсационной нестационарностью). [c.100]

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]

В интервале режимов 0,27<еа<0,52 в сопле Лаваля существует механизм конденсационной нестационарности. Так как в этом диапазоне а обнаруживается изменение амплитуд пульсаций, то можно заключить, что возмущения из зон отрыва Si и S2 распространяются против потока. Этот результат можно объяснить тем, что конденсационный скачок, перемещающийся в сопле, периодически переводит течение в дозвуковую область и в эти моменты возмущения, обусловленные изменением давления внешней среды, проникают в расширяющуюся часть сопла. [c.209]

Поведение пульсационных характеристик конденсационных скачков второй гармоники в зависимости от еа качественно мало [c.210]

Т=—0,1 2 — 2=0,39 4 — z=2,34 / — область пульсаций, вызванных миграцией конденсационных скачков ( / = 470 Гц), 7/— область пульсаций, вызванных системой нестационарных волн и скачков (/ = 700 Гц) [c.212]

Важным результатом опытов является тот факт, что при 52=0,34 датчик 2 показывает вблизи критического сечения пульса-цпи, вызванные миграцией конденсационного скачка, а датчик 4 подтверждает отсутствие соответствующих пульсаций в косом срезе. Следовательно, конденсационная нестационарность за пределы сечения Л (т. е. в косой срез) не распространяется. Резонанс в области //, возникающий при совпадении (или кратности) частот пульсаций в отрывных зонах Si и и перемещений скачков уплотнения в расширяющейся части, оказывается наиболее значительным, причем все датчики отмечают повышение давлений. Значительно уменьшилось отношение давлений, отвечающее резонансу в области и (еа = 0,5ч-0,62). [c.214]

В суживающемся сопле № 3 с косым срезом (см. табл. 6.1) при 8а<е конденсационная нестационарность не обнаружена. Этот результат подтверждает данные, приведенные в 3.2 для решеток с суживающимися каналами. Вне зависимости от 8а конденсационные скачки стационарно располагаются в волнах разрежения AB . Вместе с тем форма конденсационного скачка и era положение относительно выходного сечения зависят от Еа- Значения Еа периодически меняются в результате пульсации в отрывных зонах Si и S2 (рис. 6.16, а). Вблизи стенки косого среза конденсационный скачок сохраняет неизменную форму, а его элемент, примыкающий к свободной границе, пульсирует и периодически исчезает. Эти результаты выявляют другой тип конденсационной нестационарности при околозвуковых скоростях, обусловленный пульсациями параметров на свободных границах. [c.216]

При состоянии насыщения на входе в расширяющейся части каналов возникает конденсационная нестационарность. Установлено, что перемещение конденсационных скачков происходит только в пределах межлопаточных каналов, т. е. до косого среза (рис. 6.17,6, в) в косой срез, как и в случае одиночного сопла, конденсационные скачки не проникают. В исследованной решетке при Е(1 0,54 система колеблющихся адиабатных скачков перемещается внутрь расширяющейся части каналов и подавляет конденсационную нестационарность (рис. 6.17,г). При еа 0,7 колебания скачков отмечены в горловом сечении. Дальнейшее увеличение ба (еа>0,7) приводит к исчезновению скачков, т. е. к полностью дозвуковому течению в каналах решетки. [c.218]

Прежде всего возникаег вопрос об эволюционности конденсационных скачков. В этом отношении их свойства полностью аналогичны свойствам разрывов, представляющих зону горения. Мы видели ( 131), что отличие устойчивости последних от устойчивости обычных ударных волн связано с наличием одного дополнительного условия (заданное значение потока / ), которое должно выполняться на их поверхности. В данном случае тоже имеется одно дополнительное условие — термодинамическое состояние газа / перед скачком должно быть как раз тем, которое соответствует началу быстрой конденсации пара (это условие представляет собой определенное соотношение между давлением и температурой газа /). Поэтому сразу можно заключить, что весь участок адиабаты под точкой О, на котором vi < Сь V2 > С2, исключается как не соответствующий устойчивым скачкам. [c.690]

Во избежание недоразумений отметим, что конденсационный скачок с Vi > ti, vг < с-i может на практике (в определенных условиях влажности и формы обтекаемой поверхности) имитироваться истинным конденсацпонным скачком с ui > l, ua > Сг и следующей близко за ним ударной волной, переводящей течение в дозвуковое. [c.690]

Определить предельные значения отношения давлений pjpi в конденсационном скачке, считая, что qj <. 1. [c.691]

В слабоградиентных сверхзвуковых соплах процессы выделения теплоты при спонтанной конденсации приводят к возникновению нестационарных конденсационных скачков и пульсирующих режимов течения (см. гл. 6, а также [61]). [c.97]

Рис. 6.8. Амплитуды пульсаций статического давления первой гармоники в раз-личных точках сопла Лаваля в зависимости от относительного противодавления при р = 2000 /1 0= 1,0 частота пульсаций, вызванных миграцией конденсационных скачков, /с = 550 (опыты А. А. Тищенко, МЭИ)

Рис. 6.8. <a href="/info/57024">Амплитуды пульсаций</a> <a href="/info/2445">статического давления</a> первой гармоники в раз-личных точках <a href="/info/828">сопла Лаваля</a> в зависимости от относительного противодавления при р = 2000 /1 0= 1,0 <a href="/info/112863">частота пульсаций</a>, вызванных миграцией <a href="/info/427139">конденсационных скачков</a>, /с = 550 (опыты А. А. Тищенко, МЭИ)

Характер изменения ДуЗст (еа) в интервале 0,4<ба<0,52 свидетельствует о появлении резонансных явлений, причем существенно, что наибольшие амплитуды показывают датчики 2 и 4. Можно предположить, что в рассматриваемом диапазоне режимов система косых скачков уплотнения в выходном сечении сопла совершает колебательные движения. Колебания обусловлены пульсациями параметров в замкнутых отрывных зонах 5i и 5г и в основном изменениями давлений и скоростей перед косыми скачками, возни-каюш,ими благодаря миграции конденсационных скачков. Частота колебаний системы косых скачков может быть равна или кратна частоте миграции конденсационных скачков, что и приводит к резонансу в указанном диапазоне Бд. [c.208]

Увеличение ба>0,б вызывает возрастание Арст, второй максимум достигается при еа 0,72. Далее амплитуды пульсаций снижаются и достигают минимальных значений при еа 0,76. Напомним, что в интервале значений Ек Ъа<гт в сопле существует адиабатный скачок, перемещающийся с ростом Ъа к минимальному сечению. При таких режимах) (Ёа 0,72) миграция конденсационных скачков практически вырождается (подавляется адиабатными скачками в расширяющейся части). [c.209]

Опыты с вращающимися за соплом стержнями показали резкое изменение относительной амплитуды и характера зависимостей Арст от Еа (рис. 6.11) в условиях резонанса, зафиксированного при частоте возмущений /возм=ИОО Гц и частоте перемещений конденсационного скачка /ск = 550 Гц. Максимальные амплитуды по-прежнему фиксировались датчиком 2. Вместе с тем измеренные амплитуды оказались максимальными при расчетном отношении давлений ei = 0,317 с повышением 8а значения Ар т уменьшались. Аналогичную форму имеют кривые пульсаций, измеренных датчиками / (z = —0,1) к 4 (z=2,34). [c.211]

В соплах Лаваля также действуют все факторы, подавляющие и генерирующие турбулентность (в конденсирующемся и парокапельном потоках). Вблизи минимального (критического) сечения, в котором М=1, продольные градиенты давления достигают максимальных значений и пограничный слой ламинаризируется. За минимальным сечением реализуется конденсационный скачок, положение и интенсивность которого определяются начальными параметрами пара и профилем в расширяющейся части сопла за минимальным сечением. Конденсационный скачок турбулизирует пограничный слой за критическим сечением, а выпадающая при конденсации мелкодисперсная влага частично подавляет генерируемую турбулентность. При достаточной интенсивности конденсационный скачок может вызвать отрыв ламинаризированного в минимальном сечении слоя отрыв локализуется в последующем конфузорном сверхзвуковом течении. Подчеркнем, что при работе сопла на нерасчетных режимах с адиабатными скачками уплотнения в расширяющейся части конденсационный скачок обеспечивает менее интенсивную диссипацию кинетической энергии в сопле, так как способствует снижению интенсивности адиабатного скачка и вследствие турбулизации пограничного слоя предотвращает его отрыв. [c.213]

В соплах Лаваля с косым срезом при малых скоростях расширения в сверхзвуковой части также возникает конденсационная нестационарность. Однако количественные характеристики нестационарного процесса имеют существенные особенности. Т , приведенные на рис. 6.13 зависимости амплитуд пульсаций Арст а) резко отличаются от кривых на рис. 6.8, полученных для сопла с прямым срезом. На режимах еа 0,48 амплитуды Аре/ фиксируемые датчиком 2, качественно меняются в зависимости от ба так же, как и для сопла 1 (см. табл. 6.1). Максимальные значения Арст отвечают режиму еа = 0,48. В области / (еа 0,5) резонансное возрастание Арс/ в косом срезе (датчик 4) отвечает интервалу с, = 0,34- 0,47 в этой области режимов частота перемещений конденсационного скачка кратна частоте пульсаций в зонах отрыва 5i и и, следовательно, частоте перемещений скачка в косом срезе [c.213]

Таким образом, наличие косого среза существенно меняет пульсационные спектры в сопле Лаваля. Приведенные амплитудные характеристики относятся к случаю, когда вращающиеся стержни отсутствовали. Включение этого внешнего источника возмущений на частоте, равной частоте миграции конденсационного скачка, приводит к интенсивному возрастанию Л/)ст (рис. 6.14). Как и для сопла с прямым срезом, датчики фиксируют две резонансные зоны (еа = 0,34 - 0,5 и еа = 0,5ч-0,64). В области /, соответствующей конденсационной нестационарности, максимальные значения Д 3ст =0,5 получены при еа = 0 48, а в области // — (Д/ ст ) макс— 0,8. Сравнение с графиками Ap T(ea) на рис. 6.13 подтверждает увеличение максимальных амплитуд более чем в 2 раза в том случае, когда за соплом вращается решетка стержней. [c.214]

Максимальные амплитуды пульсаций в суживающемся сопле с косым срезом отвечают 8а 0,65 (по показаниям всех датчиков, указанных на рис. 6.16) как на перегретом, так и на насыщенном паре. Однако во втором случае значения Арст существенно снижаются, в особенности при 8а = 0,65. Этот результат также подтверждает, что в суживающемся сопле с косым срезом, в котором отсутствует вторая твердая граница расширяющейся части, описанная выше, конденсационная нестационарность (миграция конденсационных скачков) не возникает. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...