Неравновесные течения газовых смесей

Неравновесные течения газовых смесей [c.118]

Эффективность преобразования тепловой энергии в энергию когерентного электромагнитного излучения существенно зависит от геометрии сопла, определяющей свойства колебательно-неравновесного течения газовой смеси в рабочей части газодинамического лазера. [c.203]

Точный расчет малых концентраций не пмеет важного значения в тех задачах газовой динамики реагирующих сред, где определяются интегральные характеристики. Например, погрешность при расчете малых концентраций при определении потерь удельного импульса на химическую неравновесность при течении многокомпонентной смеси в сопле реактивного двигателя не дает существенной погрешности в результатах исследований. В зада- [c.208]

Расчет неравновесных потоков представляет достаточно сложную задачу, так как требует совместного решения уравнений газодинамики, термодинамики и кинетики релаксационных процессов. По этой причине при рассмотрении неравновесных явлений часто ограничиваются случаем одномерного стационарного течения идеально-газовой смеси. Обычно не учитывают вязкость, теплопроводность и диффузию. Процессы внутреннего переноса у стенки каналов исследуют обычно в приближении пограничного слоя, полагая при этом, что роль пограничного слоя сводится к уменьшению поперечного сечения канала. Методы расчета пограничного слоя при наличии химических реакций изложены в работах [368—373]. [c.119]

Если обтекание пластины химически равновесное, то при температуре ее поверхности ниже значения, при котором идут реакции диссоциации при локальном давлении, в пристеночном слое (3.133) не будет атомарной составляющей с дс/ду О тогда можно изучать только химически нереагирующие течения. В случае неравновесного обтекания в уравнениях сохранения массовых концентраций для каждого компонента газовой смеси все члены, в том числе член, описывающий скорость образования отдельного компонента, должны иметь одинаковый порядок величины 0(1) [Глад- [c.124]

Точный расчет малых концентраций не имеет важного значения в тех задачах газовой динамики реагирующих сред, где определяются интегральные характеристики. Например, погрешность расчета малых концентраций при определении потерь удельного импульса па химическую неравновесность для течения многокомпонентной смеси в сопле реактивного двигателя пе дает существенной погрешности в результатах исследований. В задачах н<е исследования процессов токсичных компонентов в энергетических установках необходимо с достаточной точностью определять концентрации токсичных веществ. Поэтому становится очевидной необходимость разработки таких итерационных схем решения конечно-разностных уравнений химической кинетики, в которых обеспечивается точное выполнение законов сохранения на каждой итерации и, следовательно, малые концентрации вычисляются с заданной относительной точностью. Напомним, что законы сохранения являются точными интегралами уравнений кинетики. [c.66]

Таким образом, предельным замороженным течением для неравновесного двухфазного течения является течение газовой фазы, при этом, согласно общему свойству неравновесных течений, увеличение отклонения от равновесия ведет к увеличению показателя адиабаты и к соответствующему уменьшению давления, температуры и удельного импульса. Согласно (7.10) оба предельных течения являются изоэнтропическими с одинаковой энтропией смеси, однако [c.296]

Отметим некоторые общие закономерности изменения параметров неравновесных двухфазных потоков в соплах. Очевидно, что скорости частиц ниже равновесной скорости и скорости газа в неравновесном течении, а температура их выше. Скорость и температура газа могут быть равны, превышать или быть меньше соответствующих параметров в равновесном течении в зависимости от величины Св ср. Среднемассовая скорость смеси в неравновесном течении меньше, чем в равновесном. Давление и удельный импульс неравновесного течения при заданном отношении площадей ниже, чем в равновесном течении, и выше, чем в замороженном. Число М в неравновесном течении, определенное по замороженной скорости звука, меньше числа М равновесного течения, определенного по скорости звука фиктивного газа с и за счет снижения газовой постоянной в последнем. (Напомним, что в химически неравновесном течении имеет место обратное соотношение). [c.215]

Развитие теоретических исследований неравновесных газовых течений способствовало также появление быстродействующих вычислительных машин. Необходимость учета релаксационных явлений при расчете газовых течений обусловлена следующими причинами. В области высоких температур и давлений протекают различные химические реакции, процессы диссоциации, ионизации, возбуждения колебательных и электронных степеней свободы. Если времена этих процессов сравнимы с характерными временами макроскопических процессов, то происходит значительное отклонение от состояния термохимического равновесия, вызывающее в свою очередь существенное изменение картины течения. Нарушение локального термохимического равновесия при расширении диссоциированной смеси в ракетном сопле может привести к значительным потерям тяги. Недостаточно высокая скорость электронно-ионной рекомбинации в [c.118]

В основе метода разделительного сопла , разрабатываемого в ФРГ для обогащения урана, лежит отклонение дозвуковой газовой струи. При малом радиусе кривизны линий тока и большой скорости струи газ приобретает значительное центробежное ускорение, приводящее к частичному разделению смеси (аналогичные процессы имеют место в роторе газовой центрифуги). Однако в отличие от центробежного метода эффект разделения в сопле возникает в неравновесных условиях газодинамического течения смеси, Разновидность метода разделительного сопла представляет собой метод вихревой трубки, разрабатываемый в ЮАР. В целях увеличения скорости струи, а тем самым и увеличения эффекта разделения в качестве технологического газа применяется водород в смеси с небольшим по объему (не более 4 %) количеством гексафторида урана. [c.203]

На рис. 1.6 представлена р—Т диаграмма для паров воды. Если после достижения точки насыщения А (точки росы) дальнейшее расширение происходит термодинамически равновесно, то давление и температура пара связаны между собой уравнением Клапейрона — Клаузиуса и процесс расширения соответствующей компоненты смеси будет уже происходить не по адиабате Пуассона ЛС,, а по кривой АВ (см. рис. 1.6), при этом газовая фаза этой компоненты будет конденсироваться. Однако, как показывают многочисленные экспериментальные данные, в действительности конденсация в сечении, соответствующем точке Л, и на некотором участке ниже по потоку от него не имеет места, а весь процесс следует вдоль некоторой кривой A D, на которой конденсация происходит неравновесно. Неравновесные параметры течения, как обычно, являются промежуточными между параметрами равновесного расширения, соответствующего первоначально расширению по адиабате Пуассона, а затем по кривой насыщения, и параметрами замороженного расширения, когда фазовые превращения не успевают произойти и расширение происхо- [c.49]

Отбор газовой пробы проводится с помощью специальных охлаждаемых зондов, вводимых в интересующие зоны течения. Если отбор пробы производится из высокотемпературной области, то изменение температуры смеси при ее течении в канале зонда сопровождается неравновесным протеканием химических реакций. По этой причине химический состав пробы на входе в анализатор будет отличаться от состава газа в точке отбора. В результате концентрации различных компонент газовой пробы, измеряемые в газовом анализаторе могут не соответствовать концентрациям этих компонент в исследуемой области высокотемпературного процесса. [c.197]

Позднее была выдвинута модификация модели внезапного замораживания — так называемая модель равновесной рекомбинации [358—360]. В соответствии с ней область замороженного течения заменяется областью, в которой рассматривается только процесс рекомбинации. Модель равновесной рекомбинации дает хорошие результаты при расчете неравновесных течений газовых смесей с компонентами, концентрации которых стремятся к нулю далеко вниз по потоку. Ченг и Ли [376] показали, что в случае течения газа со значительной степенью диссоциации имеется достаточно обширная переходная область от течения почти равновесного к течению с ойределяющей ролью процессов рекомбинации. Область перехода можно разделить на две зоны. Зона течения, примыкающая к равновесной области течения, характеризуется небольшим отклонением от состояния равновесия. За ней следует узкая зона перехода в область рекомбинации. В случае течения с незначительной степенью диссоциации, по данным авторов работы [376], переходная область имеет небольшие размеры. [c.122]

На основе исследований двухмерного неравновесного течения для семейства подобных сопел и сопел с различным углом наклона контура сужающейся части показана целесообразность выбора такой формы дозвуковой части, которая обеспечивает прямолинейную звуковую линпю. Получены соотношения геометрических параметров дозвукового II трансзвукового участков сопла, обеспечивающих безотрывность течения и форму звуковой поверхности, близкую к плоской. Проведено параметрическое исследование сверхзвукового участка двух классов плоских сопел газодинамических лазеров, построенных па базе равномерных и симметричных характеристик на выходе. На основе изучения влияния степени расшпреипя, полного давления п температуры, а также состава газа показано, что наименьшие потери полезной колебательной энергии в резопаторпой области обеспечивают сопла, построенные на базе равномерной характеристики. Эффективность преобразования тепловой энергии в энергию когерентного электромагнитного излучения существенно зависит от геометрии сопла, определяющей свойства колебательно-неравновесного течения газовой смеси в рабочей части газодинамического. лазера. [c.288]

Экспериментальная проверка теоретических результатов, установленных при анализе неравновесных течений, осуществлена рядом исследователей [41, 42, 377— 381]. Полученные ими данные подтвердили результаты численного исследования неравновесных потоков газовых смесей. Отклонение от состояния термохимического равновесия впервые было установлено в работе Вегенера [41], изучавшего расширение четырехокиси азота в сверхзвуковом сопле. [c.123]

МНОГОФАЗНОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение смеси, в к-рой могут присутствовать газообразная, жидкая и твёрдая фазы неск. веществ. М. т., как правило, является неравновесным течением. К М. т. относят течение смеси газа с каплями и твёрдыми частицами одного или неск. веществ, смеси жидкости с твёрдыми частицами и газовыми пузырями, смеси жидкостей с каплями жидкости и газовыми пузырями др. состава, смеси газов, жидкостей и твёрдых частиц течения композиц. материалов, водонасыщенных грунтов и т. п. [c.164]

Большое влияние на характер неравновесных процессов оказывает сверхзвуковая часть сопла. В настоящее время в конструкциях обычно используется семейство сопел с угловой точкой, построенных на базе равномерной замыкающей характеристики. Однако данное семейство сопел не является семейством сопел кратчайше длины. Более высокого темпа охлаждения газовой смеси можно достигнуть в более коротких соплах с неравномерным распределением параметров в выходном сечении. В [89] классическим методом характеристик проведено параметрическое профилировапие н.лоских и осесимметричных сопел, обеспечивающих заданные неравномерные газодинамические параметры в выходном сечепии. Рассмотрено, в частности, семейство, построенное на базе симметричной замьигаю-щеп характеристики и обеспечивающее параллельность потока на выходе II отсутствие ударных волн во всем поле течения. [c.288]

Постановка задачи. Вьшишем нестационарную систему уравнений Навье - Стокса, описывающую течение химической неравновесной газовой смеси, в форме законов сохранения для плоского или осесимметричного случая (V = 0 1 соответственно) в безразмерных переменных [c.177]

Пусть число независимых компонентов в смеси равпо т, число компонентов в газовой фазе — Л , из которых первые т — конденсирующиеся. Система уравнений, описывающая в одномерном приближении течение с неравновесным протеканием химических реакций и неравновесной конденсацией, имеет вид [c.323]

Течения газоконденсатных (парожидкостных) смесей, как правило, сопровождаются переходом фаз. При градиентном адиабатическом течении переход фаз вызывается падением давления и самовскипанием жидкости. При течении с теплообменом между смесью и окружающей средой переход фаз более значителен. Эти процессы сопровождаются появлением газовой фазы в недогретой до температуры насыщения жидкости и неравномерным распределением температур и энтальпий в поперечном сечении потока. При этом среднее значение температур и энтальпий фаз не равно их насыщенным значениям. В литературе [41, 42 ] эти течения называются термодинамически неравновесными. (Вероятно, такое состояние фаз точнее было бы назвать метастабильным). [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...