Волны уплотнения и разрежения

Волны уплотнения и разрежения [c.15]

Со сжимаемостью воздуха связано очень важное явление — образование и распространение в воздухе волн уплотнения и разрежения. [c.15]

Волны в свободных газовых струях. Когда поток газа, движуш,егося со сверхзвуковой скоростью, вытекает из отверстия, образуются волны уплотнения и разрежения в свободной газовой струе. На рис. 248 приведена фотография, полученная методом темного поля, на которой видна [c.420]

Поскольку вывод и итоговое уравнение формально справедливы не только при pa/pi > 1, но и при О < рз/р < 1, т. е. при образовании скачка разрежения, то в последнем случае должно было бы быть 2 — Si < О, т. е. энтропия должна убывать. Но это противоречит второму началу термодинамики, следовательно,, образование скачков разрежения невозможно. Это доказывается также и анализом механизма образования в газах волн уплотнения и волн разрежения. [c.427]

Процесс распространения ультразвуковых волн определяется только материальными свойствами среды — ее плотностью, упругостью, вязкостью, внутренними механическими напряжениями, перемещением отдельных участков этой среды и т. д. Любое, самое малое изменение свойств прежде всего скажется на условиях распространения звуковой волны. Вместе с тем ультразвуковые волны малой интенсивности, распространяясь в какой-либо среде, не вызывают сами по себе никаких остаточных изменений в пей, так как уплотнения и разрежения, связанные с прохождением ультразвука, ничтожно малы. Поэтому все материальные свойства или их изменения можно исследовать и мерить при помощи ультразвуковых (или звуковых) волн, посылая их через исследуемую среду и наблюдая затем изменения, которые претерпевает волна. Акустические методы контроля состояния среды и измерения свойств вещества оказываются очень удобными, так как они достаточно точны, быстры и, что самое главное, пе нарушают структуру исследуемого образца или ход исследуемого процесса они не требуют взятия специальных проб, а могут производиться па месте — в реакторе, в тигле, на работающей детали или конструкции, при любых температурах и давлениях. [c.58]

При изучении пространственных течений идеального и вязкого газов следует учитывать наличие ударных волн, внутренних скачков уплотнения и разрежения, энтропийного слоя, взаимодействия ударных волн и пограничного слоя, областей отрыва потока, линий стекания и растекания . Для получения равномерно точного решения во всей области необходимо производить сгущение координатных линий вблизи областей сильного изменения величин. [c.49]

Газ, который находится в устье еще при критическом давлении, внезапно поступает в область более низкого давления и резко расширяется подобно тому, как это происходит при взрыве сосуда высокого давления. Частицы газа приобретают ускорение в радиальном, направлении и по инерции пролетают положение равновесия, обусловливая уменьшение давления в ядре струи, а это в свою очередь заставляет частицы возвращаться обратно. Этот процесс периодически повторяется. При этом на оси потока в некоторых местах может быть превзойдена критическая скорость. Так как струя одновременно движется вперед, то в пространстве, как показывают фотографии рис. 155, периодически возникают уплотнения и разрежения, так что можно наблюдать стоячие звуковые волны. Это явление сопровождается сильным шумом и потерей части работоспособности струи, связанной с расширением до давлении ниже критического. [c.237]

Как только весь этот процесс завершается, исчезает причина, порождавшая скачок уплотнения, и он затухает, перемещаясь к горлу сопла вместе с волной разрежения. Затем весь процесс повторяется вновь. Таким образом, скачок становится неустойчивым, и он совершает быстрые колебания вдоль оси сопла. [c.228]

Анализ волновой структуры сверхзвуковых течений влажного пара приведен в гл. 7. Здесь даются теоретические методы расчета адиабатических скачков уплотнения в сверхзвуковых потоках. Главы б и 7 органически связаны, поскольку при сверхзвуковых скоростях скачки конденсации и уплотнения и волны разрежения возникают одновременно и взаимодействуют. [c.7]

С точки зрения молекулярно-кинетической теории газов процесс распространения возмущений состоит в следующем. Если в произвольном месте среды произошло изменение (возмущение) параметров среды (давления, плотности, температуры и т. д.), то молекулы, получившие приращение количества движения (положительное или отрицательное), передадут избыточный импульс близлежащим молекулам. Таким образом, фронт возмущения будет распространяться с определенной скоростью без изменения направления движения. Явление распространения волн в упругой среде можно представить себе как процесс установления внутреннего равновесия. При этом следует помнить о различии между перемещающейся деформацией (возмущением, волной), которая существует в виде движущегося уплотнения или разрежения газа, и смещением частиц газа во фронте волны. Для малых возмущений скорость движения частиц всегда несоизмеримо меньше скорости распространения деформации. [c.78]

СКАЧКИ УПЛОТНЕНИЯ И ВОЛНЫ РАЗРЕЖЕНИЯ В СВЕРХЗВУКОВЫХ ПОТОКАХ ВЛАЖНОГО ПАРА [c.174]

Проблемы, возникающие при исследовании течения влажного пара в соплах Лаваля и других каналах, измерении параметров сверхзвукового потока влажного пара, а также при исследовании внешнего обтекания тел, предопределили необходимость детального исследования скачков уплотнения и волн разрежения в потоках влажного пара. [c.174]

Значительный интерес представляют результаты изучения взаимодействия скачка уплотнения и волны разрежения, показанные на рис. 7-17. Скачок уплотнения создавался изломом стенки сопла в точке А волна разрежения образовывалась при обтекании внешнего угла в точке В. В этом случае с уменьшением начального перегрева число Ml перед скачком уменьшается и угол 3i возрастает. При появлении крупнодисперсной жидкой фазы скачок искривляется и несколько смещается против потока только вблизи стенки. Волна разрежения увеличивает число М( перед скачком в зоне, расположенной правее и ниже точки D, в которой он пересекается с первой характеристикой BD. От этой точки происходит искривление скачка, соответствующее уменьшению угла Рь Следователь- [c.199]

НО, волна разрежения фиксирует скачок уплотнения и задерживает его отход и искривление. Кривые распределения давления на рис. 7-17 отчетливо показывают, что при всех режимах течение за зоной интерференции оказывается сверхзвуковым. [c.200]

Рассмотрим взаимодействие скачка уплотнения и волны разрежения (рис. 5.26). Такое взаимодействие всегда наблюдается при обтекании тела сверхзвуковым потоком. Пусть за косым скачком уплотнения, идущим от точки А, поток сверхзвуковой. Тогда в точке В возникнет центрированная волна разрежения, которая, как можно показать, определив углы Р и а, обязательно будет пересекать скачок, так как а б < р. [c.122]

Аналогично волне уплотнения возникает в среде и волна разрежения понижение давления в каком-то месте вызывает расширение прилегающих частиц, последние уменьшают свое давление на [c.16]

В [24] в клапане использован также развитой входной участок, однако удлиненный носик клапана здесь отсутствует (рис. 4.2,а). При такой форме золотника в нижней его части происходит срыв потока, сопровождаемый пульсациями. С целью устранения срывных явлений клапан выполняется полым с перфорацией (рис. 4.2,6). Соединение всех отверстий через полость В выравнивает давление по образующим золотника. При сверхзвуковых скоростях потока перфорация гасит скачки уплотнения и волны разрежения. Это способствует созданию безотрывного течения пара через клапан. [c.157]

Теплера газовые струи, вытекающие из насадка, обнаружили, что если скорость в струе больше скорости звука, то в ней возникают правильные волны. Впоследствии существование таких волн было подтверждено также другими исследователями при помощи измерений давления. Возникновение этих волн объясняется следующим образом косые линии разрежения и уплотнения, описанные в предыдущем пункте, при пересечении проникают друг через друга без заметного взаимного влияния и, достигнув свободных границ, полностью отражаются от них, причем так, что линии разрежения превращаются в линии уплотнения, и наоборот. [c.380]

В качестве примера крыла, т.е. тела, создающего подъемную силу вследствие наклона на небольшой угол относительно направления движения или обтекания, рассмотрим тонкую плоскую пластинку (рис. 254). На переднем ребре пластинки поток разделяется на две части без возникновения обтекания с бесконечной скоростью на той стороне пластинки, где давление повышено, образуется скачок уплотнения, а на подсасывающей стороне — волна разрежения. Интенсивность скачка уплотнения и волны разрежения получается такой, что поток отклоняется от своего первоначального направления на угол, равный углу атаки пластинки. Поскольку в дальнейшем над и под пластинкой направление потока остается постоянным, давление в нем также остается постоянным, и поэтому результирующая аэродинамическая сила приложена к пластинке точно в ее середине. На заднем ребре пластинки давление выравнивается, вследствие чего на подсасывающей стороне [c.402]

Образователи ударных волн. Полет самолета со сверхзвуковой скоростью сопровождается своеобразным хлопком, который является следствием образования скачков уплотнения и волн разрежения перед носком фюзеляжа, фонарем кабины самолета, в местах стыка крыла и оперения с фюзеляжем. Основные мощные ударные волны образуются носовой частью самолета и крылом (они в полете первыми встречают частицы воздуха) и затем хвостовым оперением. Такие ударные волны называются соответственно головной и хвостовой (рис. 1.5, а). Промежуточные ударные волны или догоняют головную волну и сливаются с ней, или отстают и сливаются с хвостовой. [c.13]

Рис. 13.23. Отражение скачка уплотаения от плоской стенки при турбулентном пограничном слое. По С. м. Богдонову и К. Э. Кеплеру [ ]. Толпщна пограничного слоя перед скачком 6 3 мм. с) Слабый скачок угол отклонения в = 7°. Отражение скачка примерно такое же, как в невязком течении отрыва пограничного слоя не происходит, б) Сильный скачок угол отклонения в 13 . В результате отражения скачка возникает система волн уплотнения и разрежения пограничный слой отрывается, в) Распределение давления при различных углах отклонения в. Отрыв происходит при

Осн. часть Г. г.— сопло 1 (рис.), откуда вытекает сверхзвук, газовая струя, в к-рой возникают волны уплотнения и разрежения. Если соосно с соплом поместить на нек-ром расстоянии резонатор 2, то при торможении струи перед резонатором возникает отсоединённый скачок уплотнения 3. В результате вз-ствия осн. струи и [c.110]

Описанная система пятен напоминает совокупность главных дифракционных максимумов, возникающих при прохождении исходных пучков через дифракционную решетку. Такой решеткой могла бы, например, служить ультраакустическая волна, представляю-ш,ая собой периодическую последовательность областей уплотнения и разрежения в жидкости и создающая тем самым периодическое изменение показателя преломления, т. е. объемную фазовую рещетку. Дифракционные явления, протекающие в таких условиях, описаны в 56. В нашем случае фазовая решетка создается самим светом. [c.825]

Приём и обнаружение ультразвука. Вследствие обратимости электрич. и пьезоэлектрич. эффектов эти преобразователи используются и для приёма У. Для изучения У 3-поля можно пользоваться и оптич. методами У., распространяясь в к.-л. среде, вызывает изменение её оптич. показателя преломления, что позволяет визуализировать звуковое поле, если среда прозрачна для света. Совокупность уплотнений и разрежений, сопровождающая распространение УЗ-волны, представляет собой своеобразную регыётку, дифракцию световых волн на к-рой можно наблюдать [c.216]

На рис. 8-12, г и д приведены спектры второй группы режимов (еа>Ёр). При неизменных начальных параметрах увеличение давления среды приводит к образованию на срезе двух косых скачков уплотнения АС и Л С, пересекающихся на оси. Косые скачки выходят на свободную границу струи (после пересечения в точке В углы косых скачков увеличиваются). Из точек С и i в поток распространяются волны разрежения, отражающиеся от свободной границы в виде волн уплотнения, и т. д. При некотором отношении давлений e = e нормальное пересечение косых скачков становится невозможным и система двух косых скачков перестраивается в мостообразный скачок. Последующее повышение еа вызывает деформацию мостообразного скачка и постепенный переход его в криволинейный, расположенный в выходном сечении сопла (при а = ек). [c.227]

Дифракция на ультразвуковых волнах. Ультразвуковыми называются колебания с частотой порядка 10 Гц. В жидкости скорость звука г 10 м/с, и поэтому длина ультразвуковой волны г/у = 10 м = 10 мкм. Уплотнения и разрежения в ультразвуковой волне, распространяющейся в жидкости, создают фазовую гармоническую решетку. При гармонической модуляции фазы возникает дифракшя, аналогичная той, которая была рассмотрена для гармонической модуляции амплитуды. Поэтому должна наблюдаться дифракция первого порядка, которую очень удобно воспроизвести с помощью ультразвуковой установки, схема которой изображена на рис. 177. Пьезодатчик П создает ультразвуковые волны, на которых происходит дифракция волн, испускаемых источником 5. Имеются два дифракционньк максимума первого порядка в полном соответствии с (33.64а) и центральный максимум. [c.231]

Напротив, при сильном скачке (0 = 13°) при его отражении возникает система волн, состоящая из волн уплотнения и волн разрежения. Кромё ТОГО, возникает сильное локальное увеличение толщины пограничного слоя [c.343]

Донная область за тупой выходной кромкой турбинной лопатки имеет характерную треугольную форму. Она заканчивается зоной замыкания, в которой происходит рекомпрессия потока. Определение таких аэродинамических параметров, как потери давления и поворот потока, зависят от правильного моделирования этой треугольной донной зоны. Кроме того, указанная зона определяет картину волн сжатия и разрежения внутри лопаточного венца и за ним. Небольшие отклонения в определении треугольной донной зоны резко влияют на положение скачков уплотнения и распределение давлений во всей нижней по потоку половине турбинной лопатки. Поэтому требуется чрезвычайно высокая точность представления этой зоны, [c.232]

Для определения скорости звука в жидкостях широко применяются различные оптические методы. Чаще всего для этой цели используется явление диффракции света на ультразвуковой решётке. В жидкости, в которой распространяется акустическая волна, возникают чередующиеся уплотнения и разрежения. Благодаря зависимости коэффициента преломления жидкости от её плотности периодическим изменениям плотности жидкости будет соответствовать периодическое изменение коэффициента преломления. Сказанное справедливо как для стоячей, так и для проходящей волны. Таким образом, если получить акустическую волну в жидкости, налитой в прозрачную кювету с плоскопараллельными стенками, то по отношению к световому лучу подобное устройство будет являться квазидиффракциоиной решёткой. Роль постоянной этой решётки играет длина волны ультразвука X. Ультразвуковая решётка является объёмной решёткой слоистого типа. То обстоятельство, что в случае проходящей ультразвуковой волны диффракционная решётка движется, не имеет значения, поскольку скорость звука ничтожно мала по сравнению со скоростью света. Теория диффракции света на ультразвуковой решётке подробно развита в работах Рытова [300, 301,311]. [c.73]

Другой представляющий интерес метод измерения длины волны был предложен Бриллюэном. Этот метод основывается на том, что когда стоячие ультразвуковые волны образуются в прозрачном для света теле, в нем появляются периодические уплотнения и разрежения, и при прохождении через такое тело пучка света возникает явление диффрак[№и. Определив угол отклонения диффракционных лучей разного порядка, можно вычислить длину ультразвуковой волны. [c.120]

Рис. 4.27. Взаимодействие двух потокоз с образованием скачка уплотнения и волны разрежения

Скачки уплотнения и волны разрежения, образуюнгиеся на крыле, также влияют на эффективность оперения. При нетандемном расположении горизонтального оперения оно может оказаться перед скачком (рис. 11.24, а), обтекаться под нулевым углом атаки и не создавать нормальной силы. С ростом угла атаки угол скачка увеличивается и оперение попадает в поток, прошедший скачок уплотнения (рис. 11.24, б), и в значительной мере восстановит свою эффективность, которая из-за влияния угла скоса потока и его торможения за крылом окажется несколько ниже, чем при обтекании невозмущенным потоком под тем же углом атаки. [c.619]

Из представленных результатов видно, что сразу после разрыва диафрагмы, т. е. распада произвольного разрыва, в область низкого давления (КНД) идут ударная волна и контактная граница, отделяющая холодный и горячий газы, а в область высокого давления (КВД) —волна разрежения. В начальные моменты времени присутствие частиц не сказывается, и течение формируется, как в чистом (без частиц) газе по замороженной схеме (см. эпюру давления для i = 0,4 мс). Постененно частицы начинают оказывать заметное влияние на развитие процесса, подтормаживая газ, охлаждая горячий газ в области сжатия и нагревая холодный в области разрежения. В результате бегущий по газовзвеси передний скачок затухает п замедляется, а за ним формируется зона релаксацпи. С течением времени, если 1ШД и КНД достаточно длинные для данного размера частиц, конфигурация воли уплотнения асимптотически стремится к своей предельной стационарной структуре (изученной в 4) до тех пор, пока это стремление не нарушится волнами разгрузки от торца КВД или отражением от торца КНД. Предельная стацнонар-ная волна уплотнения может быть как со скачком (при достаточно сильном воздействии, определяемым величиной так и полностью размытой. Чем больше массовое содержание частиц рго/рю, тем требуется более сильное (за счет увеличения р ) стационарное (за счет достаточной длины КВД) воздействие, не зависящее от размера частиц, для сохранения скачка в предельной ударной волне. С уменьшением размера частиц время п расстояние установления стационарной волны сокращаются. Для условий на рис. 4.5.1 характерное время скоростной релаксации [c.354]

Разработанная методика определения парад1етров высокоскоростного потока неравновесно конденсирующегося пара уже на современном этапе может быть использована при расчетах проточных частей влажно-паровых ступеней, работающих в области, примыкающей к пограничной кривой. Основное отличие таких расчетов от традиционных заключается в том, что при расчете адиабатического расширения в ступени учитывается термодинамическая неравновесность процесса. Пространственная и временная неоднородности потока в ступени, вызываемые вращением лопаток и особенностями обтекания решеток, — кромочные следы, шаговая неравномерность, местные зоны сверхзвуковых скоростей, скачки уплотнения и волны разрежения — все это обусловливает, вообще говоря, возможность неодновременной конден- [c.112]

Рассмотрим более подробно обтекание решетки тонких телесных профилей сверхзвуковым потоком, когда нормальная составляющая скорости меньше скорости звука (рис. 5.33). На тонких передних кро.мках возникают косые скачки уплотнений, а на выпуклой поверхности лопаток — волны разрежения. Скачки н волны расположены перед фронтом н, следовательно, возмущают поток перед решеткой. Скачки уплотнения интерферируют с волнами разрежения, и возмущения затухают при отдалении от решетки, так как иначе поток не мог бы быть периодическим. Характеристики каждой волны разрежения интерферируют с соседними скачками уплотнения, и скачки вырождаются в волны сжатия. Следовательно, в каждой волне разрежения имеется одна характеристика, которая уходит в бесконечность перед решеткой, не пересекаясь со скачками (допустим характеристика АВ на рис. 5.33). При достаточно слабых скачках течение можно считать изоэнтропийным и тогда характеристика А В будет прямой. Поскольку вдоль прямой характеристики все параметры потока постоянны, то, очевидно, что значение скорости и угла натекания потока в бесконечности соответствует их значению на характеристике АВ. Этим объясняется так называемое направляющее свойство решетки в сверхзвуковом потоке заданной скорости потока в бесконечности ).i соответствует только один угол натекания Pi, при котором течение всюду сверхзвуковое н безотрывное. [c.130]

Как известно (гл. 5), при обтекании угловой точки А (рис. 8.5,а) звуковым потоком, вытекающим в среду с пониженным давлением еа<е, возникает волна разрежения miAB, состоящая из множества характеристик. При пересечении волны граничная линия тока в точке А отклоняется на угол б. Слабые волны разрежения, попадающие на линию перехода в точках В, С, D под углом, меньшим л/2, отражаются от нее с обратным знаком, т. е. в виде волн уплотнения, так как внутри язычка скорости дозвуковые. От свободной границы струи (точки Е, F и т. д.) волна уплотнения отражается в виде волны разрежения, например ED, которая вновь попадает на линию перехода и снова отражается от нее волной уплотнения. [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...