Переход через скорость звука Сопло Лаваля

ПЕРЕХОД ЧЕРЕЗ СКОРОСТЬ ЗВУКА. СОПЛО ЛАВАЛЯ НЕПРЕРЫВНЫЙ ПЕРЕХОД ЧЕРЕЗ СКОРОСТЬ ЗВУКА [c.278]

Переход через скорость звука. Сопло Лаваля [c.285]

ПЕРЕХОД ЧЕРЕЗ СКОРОСТЬ ЗВУКА. СОПЛО ЛАВАЛЯ [c.210]

ПЕРЕХОД ЧЕРЕЗ СКОРОСТЬ ЗВУКА. СОПЛО ЛАВАЛЯ Непрерывный переход через скорость звука [c.160]

При этом получим в дополнение к известному соплу Лаваля (геометрическое воздействие) еще три указанных Л. А. Вулисом способа перехода через скорость звука, т. е. расходное, механическое и тепловое сопла. [c.203]

Следовательно, для того чтобы разогнать дозвуковой поток до сверхзвуковой скорости, необходимо сначала суживать трубу, а затем расширять. Переход через скорость звука (М = 1) может произойти только в минимальном сечении трубы, так как при М = 1 только при йР = а левая часть уравнения (3.23) не становится бесконечно большой. Такие трубы (или каналы) называются соплами Лаваля, он впервые применил их в паровых турбинах для получения сверхзвуковых скоростей. [c.38]

Рассмотрим решение двух задач с применением газодинамических функций. Эти задачи представляют самостоятельный интерес. Сначала исследуем задачу о переходе через скорость звука в сопле Лаваля, которая в разд. 3.3 была рассмотрена только качественно. Функция q (3.41) по существу является интегралом уравнения (3.23). [c.41]

Полученные уравнения (5.42), (5.44), (5.46) эквивалентны и выбор их должен определяться только простотой получения решения. Прежде чем приступить к решению уравнений, сделаем некоторые общие замечания об их свойствах. Все полученные уравнения нелинейны, так как в них искомые функции входят не в первой степени, что, как известно, чрезвычайно затрудняет получение решений. Кроме того, напомним, что согласно определению (5.39) на звуковой линии 5 = О, з < О соответствует дозвуковому, а 5 > О — сверхзвуковому потоку. Тогда легко заметить, что все основные уравнения [например (5.44) ] в дозвуковой области эллиптического типа, а в сверхзвуковой — гиперболического. Это также осложняет решение, так как методы его получения различны для эллиптических и гиперболических уравнений. Следует отметить, что задача о трансзвуковом потоке даже после упрощений остается одной из самых сложных в газовой динамике. Эти замечания касаются сложности решения краевых задач. Некоторые частные решения, имеющие практическую ценность, строятся достаточно просто. Рассмотрим два таких решения, которые позволяют выяснить особенность перехода через скорость звука в сопле Лаваля. [c.133]

Это решение, как будет показано, описывает течение через симметричное сопло Лаваля с переходом через скорость звука. За стенки сопла можно принять произвольные линии тока. Так как предполагалось 8 1, [c.134]

Построение безударного сопла Лаваля. Истечение газа из отверстия, сопровождаемое переходом через скорость звука. В 12 мы видели, как можно путём подбора профиля стенок получить равномерную сверхзвуковую скорость в сопле Лаваля, после того как уже получено сверхзвуковое течение в некотором сечении сопла. Подбор стенок производится в сверхзвуковой области. На первый взгляд может показаться, что форма стенок в дозвуковой части сопла — так называемой входной части — может быть произвольна, лишь бы можно было достигнуть перехода через скорость звука. Однако это не так. Затруднения с отысканием решения, [c.174]

Рассмотрим два характерных случая поведения плоских течений при околозвуковой скорости обтекание тела с постепенным увеличением скорости набегающего потока от дозвуковой до сверхзвуковой и течение в сопле Лаваля при постепенном уменьшении давления в пространстве, куда истекает газ, когда в области вблизи горла сопла течение перестраивается от чисто дозвукового до течения с переходом через скорость звука на всех линиях тока. [c.384]

Перейдем к рассмотрению прямой задачи сопла Лаваля — задачи об определении поля течения в канале заданной формы, обладающего свойством, что в нем происходит переход через скорость звука от дозвуковой скорости на входе в сопло к сверхзвуковой на выходе. Это может быть осуществлено только при условии, что между входным и выходным сечениями канала поддерживается достаточно большой, сверхкритический перепад давления. Если же, наоборот, перепад давлений достаточно мал, то в канале существует равномерно дозвуковое течение. [c.108]

Для стационарных вязких смешанных (с переходом через скорость звука) внутренних и внешних течений получены упрощенные двумерные уравнения Навье-Стокса гиперболического типа в результате специального расщепления фадиента давления вдоль доминирующего направления потока на гиперболическую и эллиптическую составляющие. Применение этих уравнений продемонстрировано на расчете течений в сопле Лаваля и на задаче сверхзвукового обтекания затупленных тел. Полученное гиперболическое приближение хорошо описывает взаимодействие потока с обтекаемыми поверхностями для внутренних и внешних течений и применимо в широком диапазоне чисел Маха при умеренных и больших числах Рейнольдса. Приведены примеры расчетов вязких смешанных течений в сопле Лаваля с большой продольной кривизной горла и в ударном слое около сферы и затупленного по сфере цилиндра большого удлинения. В новой постановке решена задача об определении коэффициента сопротивления холодной и горячей сферы в сверхзвуковом потоке воздуха в широком диапазоне числа Рейнольдса. Обнаружен эффект снижения сопротивления сферы при охлаждении ее поверхности в случае малых и умеренных чисел Рейнольдса. [c.30]

Рассмотренный пример показывает особенности перехода потока через скорость звука в двухмерной задаче. В одномерной теории сопла Лаваля (см. разд. 3.4) был рассмотрен также случай, когда поток, пройдя минимальное сечение, остается дозвуковым. Рассмотрим эту же задачу в двухмерной постановке. [c.135]

Соплом Лаваля называется устройство, разгоняющее поток до сверхзвуковой скорости. Оно применяется в реактивных двигателях, аэродинамических трубах, в паровых и газовых турбинах и обычно представляет собой канал круглого или прямоугольного поперечного сечения. Внутри канала имеется сужение, а на его концах поддерживается перепад давления, необходимый для перехода потока через скорость звука. Сверхзвуковой поток, создаваемый в сопле, как правило, должен быть равномерным это обеспечивается выбором контура стенок сопла путем решения соответствующей математической задачи. [c.79]

Симметричное относительно продольной оси сопло Лаваля показано на рис. 8. Переход течения через скорость звука происходит на звуковой линии Z, пересекающей все линии тока и достигающей стенок сопла. Точка пересечения звуковой линии Z с осью симметрии является центром околозвукового течения и называется также центром сопла. Априори возможны два типа течений с положительным ускорением в центре сопла (структура течения показана на рис. 8) и с нулевым ускорением и прямой звуковой линией (рис. 9). Во втором случае примыкание дозвукового течения к сверхзвуковому вдоль Z происходит, вообще говоря, со слабым разрывом, а именно с разрывом скорости ускорения (30). Возможность такого примыкания обеспечена существованием как дозвукового, так и сверхзвукового решения вида (37) и тем фактом, что прямая звуковая линия Z является характеристикой. Некоторый недостаток сопел Лаваля с прямой звуковой линией заключается в малости продольных градиентов скорости, ввиду чего такие сопла имеют относительно большую длину. [c.303]

В этом случае вновь открывается возможность для непрерывного перехода скорости течения w через скорость звука, но не за счет изменения сечения, как в сопле Лаваля, а за счет вариации вдоль цилиндрической трубы подачи тепла (так называемое тепловое сопло рис. 96). В общем случае уравнение, полученное для dw/dx в задаче 33, допускает различные (включая и комбинированные) варианты такого перехода. > [c.189]

В этом случае вновь открывается возможность для непрерывного перехода скорости течения уо через скорость звука, но не за счет изменения сечения, как в сопле Лаваля, а за счет вариации вдоль [c.216]

С теплообменом, с изменением массы текущего вещества или с совершением технической работы, видно, что для осуществления [непрерывного перехода скорости течения через значение скорости звука еобходимо, чтобы правая часть уравнения (8-11) меняла свой знак в тот момент, когда скорость течения становится равной местной скорости звука. При соблюдении этого условия можно осуществить непрерывный переход от дозвуковых к сверхзвуковым скоростям не только в сопле Лаваля, но и в других устройствах, например, в тепловом сопле, в котором тепло сначала подводится к газу, а затем, после того как скорость течения достигла скорости звука, отводится от него, или в массовом сопле, где вначале масса газа непрерывно увеличивается за счет подвода дополнительного количества газа извне, а затем, начиная с т = с, непрерывно уменьшается, или, наконец, в механическом сопле, где газ вначале получает работу от внешнего источника работы, а затем, начиная с момента ш = с, отдает полезную работу во вне. [c.161]

Указанные различия, так же как и ряд других, показывают, что переход через границ , скорости звука резко меняет свойства потока газа. Поэтому то сечение канала, в котором достигается скорость движения потока, равная скорости звука, называется критическим сечением. Как показано в предыдущем параграфе, критическим сечением сопла Лаваля является минимальное сечение горловины сопла. [c.173]

Течение в трубке тока. Уравнение обращения воздействия. Переход через скорость звука. Сопло Лаваля. Формула сопла Лаваля. Течение релаксирующего газа — пример неизэнтропи-ческого течения. Замороженная скорость звука. Течение газа через простое сопло. Течение через сопло Лаваля с уменьшением противодавления расчетный и нерасчетный режимы. [c.109]

Требуется выявить влияние на течение реагирующего газа притока теплоты за счет химической реакции. Интересно рассмотреть вопрос о переходе через критическую скорость звука в газовом потоке и выяснить условия, при которых этот переход возможен. Известно, что в сопле Лаваля переход через скорость звука достигается за счет геометрии сопла. Поток сначала разгоняется за счет сужения сопла, а затем, после достижения звуковой скорости, за счет расширения сопла достигается сверхзвуковая скорость. Таксе сопло называют геометрическим, а достижение скорости звука в критическом сечении — аэродинамическим кризисом. Выясним, как влияет приток энергии за счет химических реакций на газовый поток в круглой трубе с постоянней площадью поперечного сечения, когда геометрия сопла ге играет никакой роли, и как меняются основные с )изическг е величины, характеризующие поток, при переходе через скорость звука. [c.359]

Трансзвуковыми пли смешанными течениями называют течения, в которых имеются области как с довзуковымн, так и со сверхзвуковыми скоростями. Границу между областями называют звуковой поверхностью или, если течение двухмерное, — звуковой линией. В разд. 3.4 рассматривалась простейшая одномерная задача о переходе потока через скорость звука в сопле Лаваля. В этом случае звуковая линия была прямой и располагалась точно в горле сопла. Сейчас рассмотрим значительно более сложную задачу о переходе через скорость звука в двухмерном потоке. [c.131]

В то же время, в начале 30-х годов, стали исследовать течение с переходом через скорость звука. Такие течения были названы околозвуковыми, или трансзвуковыми они имеют области с местными числами М > 1 и М С 1. В 1930—1932 гг. удалось построить потенциальное течение с местной сверхзвуковой зоной (Тейлор — 1930, Франкль — 1932). До этого такой тип течения обнаружил Т. Майер в сопле Лаваля сверхзвуковая область ограничивалась стенками сопла и линией перехода от до- к сверхзвуковым скоростям (звуковая линия). Т. Майер же поставил соответствующие опыты, которые повторили позднее Т. Стентон (1930) и С. Хукер (1931). [c.319]

С конца бО-х годов наряду с методом характеристик для расчета сверхзвуковых течений в ЛАБОРАТОРИИ интенсивно развивались методы расчета нестационарных течений, а на их основе с использованием процесса установления - стационарных смешанных (с переходом через скорость звука) течений. Для таких расчетов в качестве базовой была взята монотонная разностная схема, предложенная С. К. Годуновым в 1959 г. [15] для расчета нестационарных течений. В основе численной реализации этой схемы (далее схемы Годунова -СГ) лежит решение задачи о распаде произвольного разрыва, в силу чего СГ получила название раснадной . К концу бО-х годов в аэро- и газодинамических приложениях были известны лишь единичные примеры ее применения. К тому же полученные в них результаты не отличались высоким качеством по сравнению с результатами, полученными в те годы другими методами. В противоположность этому первая же выполненная в ЛАБОРАТОРИИ работа по применению СГ ([16, 17] и Глава 7.2) к решению прямой задачи теории сопла Лаваля продемонстрировала несомненные достоинства указанной схемы. Существенным моментом для успеха применения СГ для расчета смешанных течений стало обнаружение ситуаций, при которых в задаче о распаде разрыва граница разностной ячейки попадает в волну разрежения. Такие ситуации неизбежно возникают вблизи звуковых линий при расчете смешанных течений методом установления. Однако в двумерных задачах они, снижая точность результатов, оставались незамеченными. Указанная возможность была обнаружена при решении в одномерном приближении задачи о запуске ударной трубы переменной площади поперечного сечения ([18] и Глава 7.3). Предложенный тогда же элементарный способ учета подобных ситуаций стал неотъемлемой принадлежностью любых реализаций раснадных схем. [c.115]

Исследования трасзвуковых течений, в первую очередь, с переходом через скорость звука в сопле Лаваля начались в ЛАБОРАТОРИИ почти с ее основания. В 50-б0-е годы ряд важных и интересных результатов, связанных с выяснением влияния на такие течения закрутки и неоднородности потока по полным параметрам, а также с анализом возможных типов перехода через скорость звука при разгоне и при торможении потока были получены в квазиодномерном приближении. В том же приближении были решены вариационные задачи о построении оптимального МГД генератора и сопла максимальной тяги при двухфазном течении в нем. Результаты этих исследований отражены в Части 1 СБОРНИКА. [c.211]

Любую пару симметричных относительно оси х линий тока рассмотренного течения можно принять за стенки сопла (рис. 3.22.13) и получить таким образом семейство течений в соплах Лаваля с переходом через скорость звука. Течение между любыми двумя линиями тока с одной стороны оси х можно рассматривать как течение в искривленном канале с переходом через скорость звука. Можно убедиться, что все эти течения удовлетворяют околозвуко- [c.396]

Сопло с плоской поверхностью перехода через скорость звука. Практический интерес к соплам с прямолинейной звуковой линией связан с профилированием сопел аэродинамических труб и реактивных двигателей. Сверхзвуковую часть в этом случае можно профилировать независимо от дозвуковой, поскольку прямолинейная звуковая линия является одновременно характеристикой и первого и второго семейств. Задать арпоп контур сопла, обеспечивающий прямолинейную звуковую линию, практически невозможно. Для этого необходимо и достаточно, чтобы в минимальном сечении контур сопла и все линии тока имели нулевые первые, вторые и третьи производные [239] С другой стороны, в рамках обратной задачи сопла Лаваля с прямолинейной линией перехода рассчитываются достаточно просто. В случае плоских или осесимметричных течений для этого необходимо и достаточно задать на оси симметрии распределение скорости, имеющее равную нулю первую производную в звуковой точке, например, в виде [c.147]

При ускорении газового потока вследствие расширения газа возможен переход скорости потока через скорость звука. Сопло, обеспечивающее получение сверхзвукового потока, иазывается сверхзвуковым соплом, или соплом Лаваля. [c.90]

В паровом сопле Лаваля 1 (рис. 7.2) происходит превращение энтальпии рабочего тела в кинетическую энергию потока пара, с которой он поступает в камеру смешения 3. Через су-живаюш,ееся жидкостное сопло 2 в камеру смешения подается холодная жидкость. В камере смешения происходит обмен импульсом между паром и жидкостью и конденсация пара на жидкости. Коэффициенты теплоотдачи при конденсации смешением на порядок и более превышают коэффициенты теплоотдачи в случае поверхностной конденсации. По длине камеры смешения паросодержание падает. На коротких длинах структура потока меняется от капельного до пузырькового или пенного, где скорость звука резко уменьшается. Поток при умеренных скоростях становится сверхзвуковым и процесс конденсации заканчивается в диффузоре 5. При наличии нагрузки-сопротивления на выходе из инжектора конденсация завершается в совмещенном скачке уплотнения —конденсации, в котором двухфазный поток быстро переходит в однофазное течение жидкости. [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...