Взаимодействие и отражение скачков уплотнения

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ОТРАЖЕНИЕ СКАЧКОВ УПЛОТНЕНИЯ [c.230]

Схема течения в косом срезе решетки СА показана на рис. 9.12. Течение газа в косом срезе при > 1 происходит аналогично течению при обтекании внешнего тупого угла большего 180°. В минимальном сечении (в горле СА) скорость газа равна скорости звука. Около выходной кромки (в точке т ) происходит почти скачкообразное падение давления от его критического значения в горле (ртк ,) до величины pi на выходе из сопла. В результате из точки т исходит серия волн )разрежения, при прохождении через которые поток разгоняется и поворачивается в сторону свободной границы струи. Отражение волн разрежения от спинки соседней лопатки и возникновение скачков уплотнения в результате взаимодействия струй, вытекающих из соседних каналов, усложняет картину течения в косом срезе, но не нарушает общей закономерности разгона сверхзвукового потока в области косого среза. [c.155]

Разберем основные задачи, связанные с отражением и пересечением скачков уплотнения, а также с взаимодействием скачков и волн. [c.119]

Разделяющая линия контакта имеет в точке падения скачка О излом с вогнутым углом в сторону дозвуковой области, так что для дозвукового потока точка О есть точка торможения с нулевой скоростью и максимальным давлением газа в ней. Простая волна сжатия, образующаяся в сверхзвуковом потоке перед падающим скачком уплотнения вследствие передачи вперед повышения давления через дозвуковую область, преломляется при прохождении скачка и дает начало отраженному скачку, который у точки О взаимодействует с выходящей из этой же точки центрированной волной разрежения. Падающий скачок отражается в этой точке от границы как от свободной поверхности с давлением на ней, равным давлению торможения дозвукового течения. При этом взаимодействии бесконечно слабый отраженный скачок возникает уже в точке О и, постепенно усиливаясь, приобретает в бесконечности интенсивность, соответствующую отражению от твердой стенки без дозвукового слоя на ней. [c.82]

При неизменных исходных параметрах задачи и неограниченном увеличении ширины дозвукового слоя течение в фиксированной окрестности точки О будет стремиться к автомодельному, соответствующему отражению скачка от свободной поверхности с давлением на ней, равным давлению торможения дозвукового потока. Таким образом, при стремлении к нулю интенсивности скачка уплотнения, падающего на границу раздела сверхзвукового и дозвукового потоков, наибольшее возмущение остается конечным и неизменным этот нелинейный характер взаимодействия сохраняется во все уменьшающейся окрестности точки взаимодействия разрывов. [c.83]

На снимке 1 (рис. 2) белая полоса изображает ударную волну, движущуюся слева направо. Правый край кадра представляет собой изображение отражающей стенки. Снимок 2 соответствует ранней стадии образования отраженной ударной волны. Как видно из последующих снимков (рис. 2), процесс отражения ударной волны сопровождается бифуркацией, т. е. взаимодействием ее с пограничным слоем, что приводит к сложной конфигурации скачков вблизи пограничного слоя. Эти скачки называют обычно в литературе Х-ножкой. В результате этого в средней части фотоснимков мы видим две вертикальные темные полосы, из которых передняя соответствует фронту отраженной ударной волны, а задняя — области больших градиентов в газе в месте соприкосновения второго наклонного скачка уплотнения А,-ножки с пограничным слоем. Перед отраженной ударной волной наблюдается широкая слегка затемненная полоса, передний край которой соответствует месту соприкосновения переднего скачка уплотнения >.-ножек с пограничным слоем. Эти зоны градиентов плотности расположены по периметру трубы и находятся не в объеме газа, а на границе пограничного слоя. [c.131]

Описанные процессы силового, массообменного, акустического и теплового взаимодействий рабочего и окружающего газов, наблюдаемые в затопленных струях, имеют место и в свободных спутных струях (см. рис. 1.2, а). Если скорость спутного потока невелика, то процесс формирования струйного течения качественно не отличается от описанного выше При сверхзвуковых скоростях газов выравнивание статических давлений на кромке сопла, где струйный и спутный потоки встречаются впервые, сопровождается образованием исходящих от острой кромки сопла газодинамических разрывов — скачка уплотнения, центрированной волны разрежения или слабого разрыва. Определение типов исходящих в разные газы волн составляет задачу о распаде произвольного стационарного разрыва. Эта задача подробно рассматривается ниже в рамках моделей невязких газов. Решение ее существенно осложняется, если есть необходимость считать газы вязкими, а кромку сопла не острой. В этом случае в окрестности кромки сопла формируется тороидальная донная область с циркуляционным течением. Сильное силовое взаимодействие струйного и спутного газов происходит на некотором удалении от кромки и по характеру напоминает течение в ближнем сверхзвуковом следе за телом. В рамках модели невязкого газа возникающие в результате распада разрывы и исходящие с кромки сопла волны течения за ними разделяются поверхностью тангенциального разрыва. В реальных газах вдоль них, как и на границе затопленной струи (см. рис. 1.2), происходит смешение струйного и спутного газов. Криволинейность в общем случае тангенциального разрыва является причиной возникновения висячего скачка уплотнения внутри волны разрежения, если она образуется в результате распада произвольных разрывов. Поэтому при любых ситуациях в струе рабочего газа образуются бочки, связанные с выходом на границу отраженных от оси скачков уплотнения и их рефракцией на тангенциальном разрыве. В реальных газах эти скачки, изменяя свою форму в слое смешения, выходят в спутный поток, а в струе за ними формируется новая бочка. Как и в [c.20]

Взаимодействие волны сжатия со скачком уплотнения качественно происходит так же, как это было указано при рассмотрении взаимодействия двух косых скачков (рис. 4-15). В точках пересечения слабых волн и скачка возникают отраженные слабые волны (рис. 4-16), так как изменения давления и направления потока при переходе через волну сжатия и скачок будут различными. [c.165]

Задача о дифракции ударной волны рассматривается для условий, не требующих необходимости учитывать изменение состояния в канале в ходе дифракции. Более общим случаем является режим, при котором происходит изменение параметров как вне канала, так и внутри него. В случае, если канал открыт не полностью, ударная волна частично проходит в окружающее пространство и отражается от торца канала [11]. Воздействие дифрагированной ударной волны на преграду может быть сильнее, так как давление на выходе из канала выше - промежуточное между давлениями за падающей и отраженной волной. В то же время уменьшение выходного диаметра приводит к увеличению относительного расстояния от выхода из канала до преграды. В этом случае имеем дело с неисследованными ранее режимами, при которых взаимодействие волн разрежения и скачков уплотнения может привести как к увеличению, так и к уменьшению воздействия дифрагированной волны на преграду. Для этого необходимо решать задачу о взаимодействии волн разрежения и скачков уплотнения в двухсвязной области различной геометрии. [c.194]

При исследовании картины взаимодействия скачков уплотнения со стенкой углы головного 0с и отраженного ф скачков определяются с помощью обычных методов газовой динамики по известным значениям чи- [c.44]

При отражении ударной волны в окрестности щели формируется сложное течение и конфигурация скачков уплотнения. Фронт отраженной ударной волны в центральной части искривлен, имея выпуклость, направленную назад, а затем вперед по направлению движения отраженной волны. При этом влияние отверстия сначала сказывается лишь на ближайших участках отраженной волны, внешние ее края остаются плоскими и параллельными отражающей стенке снимок 2 (рис. 6). Через некоторое время внешние края отраженной волны оказываются целиком наклоненными в сторону отверстия снимок 3 (рис. 6). Наблюдаемую картину можно интерпретировать как взаимодействие отраженной волны с цилиндрической волной, распространяющейся от осевого источника. Эту стадию развития процесса отражения можно схематически представить в виде рис. 7, утолщенными линиями обозначены скачки уплотнения, а тонкими — области более слабых градиентов плотности. Стрелками на схеме показаны направления возрастания плотности. Определить их удалось в экспериментах, когда нож теплеровской схемы был расположен горизонтально. При таком расположении ножа области с разным направлением градиента плотности фиксируются как светлые и темные, а не одинакового оттенка. В результате поверхность отраженной волны в течение определенного времени имеет сложную форму и только позже становится плоской, а картина в целом похожа на ту, которая наблюдается при отражении от сплошной стенки (рис. 6, снимки 4 л 5). Проследить развитие отраженной волны до встречи с контактной зоной не удавалось из-за ограниченности поля зрения. [c.135]

В задачах интерференции в зависимости от направлений скачков уплотнения выделяют [23] догоняю1Щ1е (I и 2) и встречные (1 и 5) скачки уплотнения, отраженный разрыв (3) и результирующий скачок (4) (рис. 1.6). Взаимодействие скачка с тангенциальным разрывом называется рефракцией скачка. Особенностью интерференционных УВС является возможность возникновения различного типа исходящих от точки пересечения разрывов. Отраженный разрыв может быть скачком уплотнения, центрированной волной разрежения или слабым разрывом. Тип разрыва и его интенсивность зависят от направлений и интенсив- [c.21]

Таким образом линейная теория нестационарного сверхзвукового обтекания тел конечной толпщны учитьшает конечность возмущений, вызываемых телом в потоке, взаимодействие не стационарных возмущений с основным полем, завихренность основного поля и возмущений, отражение возмущений от скачка уплотнения. Учет всех этих факторов делает данную теорию применимой вплоть до чисел М -ч со. [c.68]

Так как дозвуковая часть вязкого слоя не способна выдержать внезапное повышение давления, падающий скачок отражается в виде веера волн разрежения, который компенсирует повышение давления в скачке уплотнения. В результате такого отражения течение на внешней границе вязкого слоя отклоняется в направлении поверхности пластины и по мере поворота вязкого слоя давление повышается, а поток замедляется. За областью присоединения над разделяющей линией тока формируется новый пограничный слой, который по достижении сечешгя с минимумом толщины ( горла ) переходит в состояние, соответствующее слабому сверхзвуковому вязкому взаимодействию при новом числе Маха. В адиабатическом случае вязкое течение считается полностью докритическим в том случае, когда приращение давления, вызванное падающим скачком, плавно передается вверх по потоку до сечения с начальным течением на пластине, и сверхкритическим, если оно реагирует на повышение давления внизу по потоку только через внезапный скачкообразный переход в докритическое состояние, хотя за этим скачком течение плавное. Следует заметить, что при взаимодействии с внешним невязким сверхзвуковым течением в докритическом пограничном слое может появиться свой положительный градиент давления в направлении потока. Исследуя первый момент количества движения, можно избежать полу эмпирических предположений в расчете Крокко — Лиза [26]. [c.276]

Изложенные выше соображения о взаимодействии пограничного слоя со скачками уплотнения позволяют рассчитать все угловые величины систем скачков, образуюгцихся у твердой стенки с ногранич-ным слоем. Однако для полного построения картины течения в области взаимодействия необходимо егце знать линейные размеры системы скачков. В качестве характерного линейного размера было выбрано расстояние 6, на котором располагается первый скачок системы от точки В (скачок 1 на рис. 5 и на рис. 7, а), в случае обтекания вогнутого угла или от точки отражения надаюгцего скачка, соответствую-гций простому отражению (точка В на рис. 6,6 и 7,6). Масштабом для выбранного линейного размера была взята толгцина дозвуковой части пограничного слоя в точке В области взаимодействия, определенная до образования в потоке скачков уплотнения. [c.126]

ОбратихМ внимание на следующее обстоятельство. В сверхзвуковом потоке всякое выравнивание начальных возмущений происходит путем многократного взаимодействия звуковых волн или характеристик. Но в ударном слое тонкого (как заостренного, так и притупленного) тела местные числа очень велики (см. 8.1), поэтому область взаимодействия или отражения возмущений может быть достаточно протяженной. Кроме того, из 3.5 следует, что возмущения, дойдя до скачка уплотнения, при этих условиях отражаются от него весьма слабо. Поэтому основное выравнивание возмущений происходит в сравнительно разреженном высокоэнтропийном слое благодаря их отражению от более плотного ударного слоя. В высокоэнтропийном слое числа существенно меньше, чем в ударном, практически течение в нем умеренно сверхзвуковое (см. рис. 11.2). Все это определяет характер распространения возмущений, показанный на рис. 11.1. [c.255]

Третья задача заключается в вычислении скорости в месте пересечения характеристик со скачком уплотнения и определении изменения наклона скачка в этой точке. Так как характеристика по своей природе является линией слабых возмущений, то указанное пересечение физически соответствует взаимодействию слабой волны со скачком уплотнения. Пусть на скачок уплотиения MN заданной формы y=f(x) (рис. 5.4.3, а) падают в точках. 9 и Я близко расположенные волны разряжения, которым соответствуют характеристики первого семейства. В результате происходит уменьшение интенсивности и, следовательно, наклона скачка уплотнения. Так как точки S и Я являются источниками возмущений, то возникнут отраженные волны разряжения и через эти точки можно провести характеристики второго семейства. Одна из таких характеристик, проходящая через точку S, пересечет соседнюю сопряженную характеристику в точке F, называемой узлом характеристик. 220 [c.220]

Представленные на рис. 2.21 данные иллюстрируют достаточно сложную картину течения. В начальной части канала реализуется как бы течение с косым скачком уплотнения, исходящим из передней кромки и обусловленным начальным пограничным слоем. Далее в шз по потоку возникает периодическая картина изменения газодинамических величин, связанная с отражением и взаимодействием скачков. Вследствие падения скачков на пограничный слой в окрестности сечегая х = 2ш стенке возникает отрыв потока на оси канала течение всюду является сверхзвуковым. [c.172]

В соответствии со сказанным модель должна находиться внутри рабочего ромба , ограниченного линиями слабых возмущений, образующих с направлением вектора скорости набегающего потока угол =агсз1п (1/М ) =агсз1п (1/2,7) =21,7°. Кроме того, на нее не должны падать скачки уплотнения, отраженные от стенок трубы. Модель также не должна взаимодействовать с пограничным слоем, образовавшимся на стенках сопла и рабочей части (толщина его, как показали исследования, равна примерно 8 мм). [c.278]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...