Исследование осесимметричных течений

Рассмотрим принципиальную схему рабочей части установки для исследования характеристик сопл на влажном паре методом взвешивания реактивной силы (рис. 14-4). Рабочая часть с однокомпонентными аэродинамическими весами присоединялась к увлажнителям стенда III (см. рис. 14-1). Установка предназначалась для проведения физического исследования осесимметричных течений двухфазной жидкости. [c.391]

Глава 8. Исследование осесимметричных течений 163 [c.169]

При исследовании осесимметричных течений метод годографа не применялся, так как ввиду неоднородности уравнений относительно производных переход к переменным — компонентам скорости — приводит к нелинейным уравнениям, содержащим якобиан преобразования. Однако если решение задачи предполагается производить численным методом, то это не является непреодолимым препятствием. [c.118]

Изложенная классическая концепция отрыва потока, связанная со свойствами пограничного слоя, достаточно достоверно описывает процессы, происходящие в случае двухмерных плоских или осесимметричных течений. Исследования показали, что эта концепция не всегда может правильно объяснить возникающий отрыв на трехмерных телах, например на крыльях конечного размаха или телах вращения, расположенных под углом атаки. [c.102]

Рассмотрим некоторые экспериментальные стенды, включенные в схему лаборатории МЭИ. Рабочая часть установки для исследования характеристик сопл, на влажном паре методом взвешивания реактивной силы (рис. 2.2) была выполнена с однокомпонентными газодинамическими весами и присоединялась к увлажнителям стенда I (рис. 2.1). Установка предназначалась для проведения физических исследований осесимметричных двухфазных течений и определения коэффициентов тяги, расхода и потерь кинетической энергии. Равноплечий рычаг 2 жесткой конструкции подвешен с помощью упругого шарнира (ленточного креста) в сварном корпусе. На рычага на одинаковом расстоянии от точки опоры размещены два идентичных стакана, связанных с увлажнителем стенда двумя гибкими сильфонами большого внутреннего диаметра. В стаканы устанавливают исследуемые объекты. Кинематическая схема весов позволяет, во-первых, полностью освободить силоизмеритель от измерения побочного усилия, создаваемого перепадом статических давлений на стаканах и, во-вторых, получать характеристики сопл при одном заглушенном стакане и сравнительные характеристики, сли сопла установлены в обоих стаканах. Рычаги 1 и 8 предназначены для присоединения к ним силоизмерителей и индикаторов перемещения рычага 2. Измерение реактивной силы осуществляется компенсационным (нулевым) методом. Рассматриваемая рабочая часть оснащена весами высокого класса точности и другими приборами для пневмометрических и оптических исследований потока. [c.23]

До недавнего времени гидродинамической теорией решеток называлось именно изучение плоского установившегося потока несжимаемой жидкости через решетки. Существенным современным обобщением этой теории решеток является исследование двумерных (неплоских и осесимметричных) течений невязкой жидкости. [c.14]

Манера изложения материала подчинена строгой внутренней логике по схеме от простого к сложному и от общего частному . После сравнительно краткого, но вполне строгого и понятного описания основополагающих принципов, занимающего три первые главы книги, авторы последовательно рассматривают простейшие осесимметричные течения, в том числе возникающие при обтекании тел вращения, и затем переходят к очень важным задачам о движении в неограниченной жидкости единичных частиц произвольной формы. Полученные в этих главах результаты позволяют естественным образом перейти к описанию методов решения задач о движении групп из нескольких частиц, а также о влиянии на такое движение стенок, ограничивающих жидкость. Изложение этого материала во многом основано на оригинальных исследованиях частных задач, многие из которых принадлежат авторам. [c.5]

Данный раздел монографии посвящен краткому систематическому изложению основных результатов исследований плоских и осесимметричных течений. Некоторые из них были опубликованы [3.13,3.14,3.15, 3.17, 3.20, 3.21, 3.23, 3.48]. Они отражают сам физический процесс формирования структуры обтекания, что очень важно и для построения правильного процесса, и для исследования явления. Используется единый численный метод — метод дискретных вихрей, причем изучаются и безотрывные, и отрывные задачи в стационарной и нестационарной постановках. [c.58]

Впервые осесимметричные течения Гельмгольца были строго математически проанализированы в 1946 г., когда Левинсон ) дал строгое исследование асимптотических очертаний каверны. Предполагая, что для них удовлетворяется условие [c.99]

Осесимметричное течение. Исследование в этом случае полностью аналогично проведенному выше. Функцию тока можно определить следующим образом [c.126]

Теорема Лаврентьева. Метод сравнения в гидродинамике з ), недавно разработанный для плоских и осесимметричных течений, существенно упростил доказательство теоремы единственности и качественное исследование поведения свободных линий тока. Этот метод состоит в сравнении функций тока двух течений с различными границами при использовании в качестве основного свойства того факта, что функции тока удовлетворяют уравнению [c.115]

При исследовании осесимметричных струйных течений был получен один точный теоретический результат. В 2 было отмечено, что в плоской задаче струи в бесконечности за препятствием расширяются по параболическому закону, причем сопротивление препятствия выражается через параметр параболы. М. И. Гуревичем (1947) было доказано ), что при струйном обтекании неограниченным потоком осесимметричного тела расстояние вдоль оси симметрии х при х оо связано с радиусом каверны у соотношением [c.24]

При исследовании отрывных течений в каналах значение экспериментальных исследований становится особенно существенным. Для расчета таких течений обычно используются наиболее простые методы, основанные на одномерной модели течения и обобщении опытных данных. Так, для плоских и осесимметричных диффузоров с прямолинейными образующими потери полного давления приближенно определяются как часть потерь на удар [c.799]

Систематические численные исследования плоского и осесимметричного обтекания равномерным сверхзвуковым потоком гладких выпуклых тел и тел с угловой точкой в трансзвуковой области показали, что на практике реализуются три главных типа формы М-области. При плоском симметричном обтекании реализуются только типы I, П переход одного типа в другой определяется числом набегающего потока и показателем адиабаты. В осесимметричном течении могут встречаться все три типа, причем тип М-области будет зависеть и от формы тела (в значительной степени — от кривизны тела в звуковой точке и от кривизны ударной волны на оси симметрии). Подробная классификация М-областей и соответствующие теоретические исследования приводятся в 6. [c.226]

Отметим, что в [95] и других работах этих авторов представлены результаты численного исследования плоского и осесимметричного течений при 0о = 90°, в том числе данные о положении звуковой линии и величине коэффициента расхода при изменении внешнего давления от р до р и показателя адиабаты у от 1,1 ДО 1,67. [c.163]

Перечисленные уравнения существенно упрощаются, когда рассматривается движение среды в предположении малых отклонений переменных от своих установившихся значений, так как при этом появляется возможность линеаризации нелинейных функций. Кроме того, могут быть приняты и другие допущения, которые в каждом конкретном случае должны быть оправданы характером исследуемого неустановившегося процесса в гидро- или в пневмосистеме. К таким допущениям, например, относятся предположения об осесимметричном течении сред в трубах и о малой длине начального участка по сравнению с общей длиной трубы. Ниже мы более подробно рассмотрим случаи ламинарного и турбулентного неустановившихся течений в трубах с целью получения математической модели, удобной для расчета и исследования динамических режимов, возникающих в гидро- и пневмосистемах. [c.190]

При решении вариационных задач газовой динамики необходимо знать предельные (определяемые граничными условиями) свойства сверхзвуковых течений. Исследование таких свойств для осесимметричных течений разреженияпроведено в ft3f, а для течений сжатия — в [14]. [c.46]

При многих экспериментальных исследованиях осесимметричных кавитационных течений в качестве тел (кавитаторов), за которыми образуется каверна, приняты диски, сферические и эллиптические головки. Эксперименты позволяют выявить ряд особенностей кавитационных течений таких, как нестационарность, влияние весомости, а также установить зависимости между расходами газа, числами кавитации и Фруда, коэффициентом сопротивления воды и числами кавитации и т. д. [c.211]

Соответствующая система уравнений движения идеальной жидкости принципиально может быть решена, однако получение решений, зависящих от четырех переменных (трех координат и времени), практически невозможно. Известны некоторые попытки получения численных решений в случае установившегося движения, а также при дополнительных упрощающих предположениях. Решение пространственных задач, несомненно, имеет методическую и теоретическую ценность, однако сложность соответствующих вычислений и частный вид получаемых результатов не удовлетворяют потребностей современной практики расчетов и экспериментальных исследований турбомашин. Другой, более распространенный, подход к расчету пространственного потока в решетках турбомашин состоит в решении предельных двумерных задач установившихся течений осесимметричного течения через решетки с бесконечным числом лопаток, двумерного течения на осесимметричных поверхностях токов в слое пере.менной толщины и вторичных течений в поперечных сечениях двумерного потока. Упомян гтые двумерные задачи допускают практически приемлемые методы решения и в своей совокупности дают приближенное решение задачи пространственного течения, [c.273]

Модели для исследования этой проблемы имеют вид осесимметричных тел с различными затуплениями и тонкими стержнями (иглами), установленными перед этими телами. Примеры таких моделей с иглами и без них показаны яа фиг. 24—36. Затупление носовой части может варьироваться за счет изменения площади плоского участка носовой части от нескольких процентов до 100 относительно максимальной площади поперечного сечения модели. Игла может иметь форму цилиндра с коническим заострением, цилийдра с плоским торцом или состоять из нескольких цилиндров различных диаметров. Длины и диаметры игл различны. Течение около таких тел подобно двумерному, описанному в разд. 5.3, за исключением, например, пульсирующего течення. Одно из основных качественных различий между двумерным и осесимметричным течениями заключается в том, что переход от одного типа отрыва к другому в первом случав сопровождается пульсирующим течением, в то время как во втором случае неста-ционарность не наблюдалась [49]. При нулевом угле атаки были измерены [46] угол отрыва и распределение давления на поверхности тупого тела при М , = 1,% и Ке/см = 1,3-10 . Распределения давления и скорости, а также коэффициенты сопротивления и теплопередачи для тупых тел при М = 12,7 — 14,0 и Не/см =0,29-10 определены экспериментально [54]. [c.229]

Весьма эффективным средством измерения теплового потока являются термоиндикаторные покрытия, изменяющие цвет или прозрачность при определенной, не зависящей от давления температуре ГЗ, 4, 12. В качестве типичного примера для осесимметричных течений на фиг. 16 представлена фотография модели, покрытой термоиндикатором (нерасплавившийся индикатор белого цвета через узкий слой расплавившегося индикатора видна темная модель). Полезны для понимания структуры течений спектры предельных линий тока, получаемые путем размывания потоком точек краски, нанесенных на поверхность модели. Признаком отрыва служит появление огибающей предельных линий тока и изменение направления напряжений трения линия отрыва является линией отекания , линия присоединения — линией растекания . Следует отметить, что этих сведений иногда далеко не достаточно для исчерпывающего понимания трехмерных отрывных течений, как будет видно из дальнейшего, и для достижения этой цели необходимы либо исследование внешней части сжатого слоя, либо расчет. [c.272]

Еще одним важным примером двумерных течений является осесимметричное течение идеальной ж идкости с закруткой [Бэтчелор, 1973]. Оно под разными названиями рассматривалось во многих исследованиях. Например, как циркуляционное и вихревое описано в книгах О.Ф. Васильева [1958] и М.А. Гольдштика [1981]. Существен1 ым отличием такого течения от рассмотренного выше незакрученного осесимметричного движения является наличие вращения в потоке, т. е. все компоненты скорости могут принимать ненулевые значения, в том числе и Хотя в данном случае остается в [c.51]

Функции я и г, входящие в уравнение (1.57), должны быть заданы. Иногда их удается определить, исходя из граничных условий (см., например, [Гольдштик, 1981]). Таким образом, задача описания вихревых осесимметричных течений сведена к исследованию уравнения для меридиональной функции тока, правая часть которого должна быть доопределена из дополнительных соображений, по аналогии с уравнениями для определения функции тока в плоском (1.48) и продольном осесимметричном (1.53) течениях. [c.52]

Введение. Поведение решений теории пластичности вблизи поверхностей трения, на которых удельные силы трения при скольжении равны пределу текучести при чистом сдвиге (условие максимального трения), обладает рядом характерных особенностей, которые, с одной стороны, могут приводить к трудностям при решении краевых задач, а с другой стороны, могут быть использованы для описания физических процессов в тонких слоях вблизи поверхности трения. По-видимому, первое исследование поведения решений в окрестности поверхностей максимального трения было выполнено в [1]. В этой работе была рассмотрена плоская деформация идеальножесткопластического материала, и анализ был основан на методе характеристик. Из результатов этой работы следует, что вблизи поверхности трения сдвиговая скорость деформации (в системе координат, связанной с поверхностью трения) и эквивалентная скорость деформации стремятся к бесконечности обратно пропорционально корню квадратному из расстояния до поверхности трения. Такое поведение поля скорости может быть получено из непосредственного анализа многих аналитических решений, начиная с известной задачи Прандтля (решение этой задачи можно найти в любой книге по теории пластичности, например [2]). Такое же поведение поля скоростей имеет место в осесимметричных решениях. Одно из наиболее известных решений — течение в бесконечном сходящемся канале [3]. Однако в случае осесимметричной деформации уравнения, вообще говоря, не являются гиперболическими (за исключением теории, основанной на условии текучести Треска, и других подобных теорий), хотя изолированные характеристические поверхности могут существовать [4]. Вследствие этого подход, развитый в [1], не мог быть применен для осесимметричных и пространственных задач. В [5-8] был использован другой подход для асимптотического анализа поля скоростей вблизи поверхностей максимального трения для различных условий течения и гладких условий текучести. Во всех этих работах получено, что закон поведения эквивалентной скорости деформации такой же, за исключением некоторых частных случаев, как и при плоской деформации. В [9 аналогичный результат был получен для осесимметричного течения материала, подчиняющегося условию текучести Треска. [c.78]

Ниже будут рассмотрены результаты (в основном отечественныху исследований, проведенных в указанных областях в течение последних 10—15 лет. Первые основополагающие работы по вопросам взаимодействия пограничного слоя с невязким гиперзвуковым потоком были связаны с анализом плоских и осесимметричных течений около тонких заостренных тел. В этом случае удается достаточно просто выделить параметры, управляющие течением, и установить соответствующие законы подобия. Как известно, фундаментальным параметром подобия для тонких аффинно-подобных тел в невязком гиперзвуковом потоке совершенного- [c.530]

Тщательное исследование уравнения Буссинеска в строгой постановке для случая внезапного подъема уровня на краю полубесконечного горизонтального массива грунта было предпринято с помощью разложений в ряды П. Я. Полубариновой-Кочиной (1948 и сл.), которая изучила также задачу о распространении языка грунтовых вод по сухому водоупору (1952). Г. И. Баренблатт построил и подробно проанализировал ряд других автомодельных решений для одномерного (линейного и осесимметричного) течения грунтовых вод (см. п. 4.2). Впоследствии были построены и некоторые двумерные (плановые) автомодельные течения грунтовых вод В. Ф. Баклановская и А. Н, Гаипова, 1966). [c.618]

Во-первых, в действительности при течении в круглой трубе происходит переход ламинарной формы течения в турбулентную. Первые опыты по такому переходу были выполнены уже О. Рейнольдсом. Во-вторых, трудно понять, почему параболический профиль скоростей в канале должен быть неустойчив относительно малых возмугцений ( 3 главы XVI), а такой же профиль в трубе — устойчив. Поэтому были выполнены различные теоретические и экспериментальные исследования, имевшие целью внести ясность в этот вопрос. В этой связи упомянем, что Р. И. Лайте [Щ при наблюдении течения в трубе не сумел обнаружить никакого нарастания осесимметричных возму-ш,ений вплоть до числа Рейнольдса Ре = 13 ООО (составленного для диаметра трубы). Т. Зексль и К. Шпильберг сумели показать, что для осесимметричных течений теорема Сквайра (стр. 426) неприменима и поэтому осесимметричные возмуш,ения не более опасны, чем трехмерные возмущения. Однако теоретических исследований о течении Хагена — Пуазейля под влиянием таких трехмерных возмущений до настоящего времени не имеется, поэтому необходимо выяснить их влияние путем эксперимента. [c.492]

Графические методы (метод характеристик) расчета сверхзвуковых обтеканий тел в случае плоского движения, разработанные А. Буземаном, для случая осесимметричных течений обязаны своим развитием главным образом двум советским ученым И. А. Кибелю и Ф. И. Франклю. Ф. И. Франкль в целом ряде работ, начало которых восходит к 1944 г., продвинул вперед постановку и решение труднейшей задачи современной газовой динамики — смешанной задачи о газовом потоке с до- и сверхзвуковыми областями, за рубежом составившей предмет фундаментальных исследований Трикоми, Гудерлея и др. В исследованиях советских ученых Л. А. Галина, М. И. Гуревича, Е. А. Красильщиковой, С. В. Фальковича, Ф. И. Франкля и М. Д. Хаскинда теория стационарного и нестационарного движения крыла в сверхзвуковом потоке получила свое дальнейшее развитие. [c.36]

Осесимметричные течения с закруткой. Течения в соплах, используемых на практике, носят существенно двумерный характер, поэтому гипотеза радиально-уравновешенного течения зачастую оказывается неправомерной. В связи с этим в последние годы в рамках прямой и обратной задач выполнены исследования закрученных течепий в соплах с учетом двумерного характера течения [129, 175, 185]. Ниже излагаются некоторые результаты исследований. В [185] методом установления решена прямая задача и изучено течение для широкого класса закрученных течений. В начальном сечении задавались различные законы изменения Г(ф), в том числе закрутка по закону вихря вблизи стенок, по закону твердого тела, однородное винтовое течение н др. На рис. 5.4 показаны в изометрии характерные профили окружной и осевой составляющих скорости в начальном и минимальном сечениях для случая потенциального закрученного течения (Г = onst), переходящего в ядре в течение с постоянным w, за исключением точки на оси, где w = 0. [c.206]

Необходимость разработки методов исследования пространственных теченнй газа в соплах обусловлена многими прнчннамп. Так, в осесимметричных соплах, которые широко используются прп решении многих технических и научных задач, симметрия течения может не иметь места. Это, в частности, связано с наличием неснм-метричных возмуш[ений потока на входе в сопло. Несимметрия течения возникает также из-за несимметричных искажений стенок сопла. Кроме того, требования к геометрическим формам сопла могут диктоваться конструктивными особенностями двигательных установок или летательного аппарата в целом. Возможно использование сопла с некруглым сечением (например, прямоугольным, шестиугольным и т. д.) или сопел с криволинейной осью . Во всех этих случаях важно уметь оценить влияние пространственности течения на локальные характеристики потока, на тяговые характеристики сопла и аэродинамическую устойчивость конструкции аппарата. [c.209]

Ниже излагаются результаты теоретического и экспериментального исследования пространственных течений газа в соплах. Основное внимание уделяется изучению боковых сил и MOMeiiTOB, возникающих вследствие несимметричных возмущений контура осесимметричного конического или профилированного сопла илп вследствие несимметричных возмущений параметров в некотором сечении сопла. [c.209]

Плоские и осесимметричные течения. Исследование плоских И осесимметричных течений в соплах представляет собой значительно более сложную задачу, нежели исследование течений в одномерном приближении, поскольку теперь нужно решать систему (6.28) — (6.33) вдоль липии тока несколько раз для обеспечения сходимости итераций. Наиболее полное исследование неравновесного течения многокомпонентной смеси проведено в работе [94], в которой численно решалась обратная задача теории сопла. Исследование пространственных неравновесных течений в рамках обратной задачи теории сопла предпочтительней, так как при этом рассчитывается течение в сопле в целом, и, что особенно важно, в трансзвуковой области, в которой наиболее сильно проявляются неравновесные эффекты. Пример расчета неравновесного течения в сопле послойным методом характеристик приведен в [91]. [c.272]

Течения в осесимметричных и плоских соплах. Исследования двухфазных течений, выполненные в одномерном приближении, позволяют установить многие качественные особенности таких течений. Однако при движении смеси газа с частицами двумерные эффекты играют сундественную роль как из-за неравномерного распределения частиц в различных сечениях сопла, так и из-за возможного выноса их на стенки в дозвуковой и сверхзвуковой областях, что является следствием различного по величине и знаку воздействия газа на частицы в различных точках сопла. В результате траектории частиц отличаются от линий тока газа, при этом вектор скорости частиц и их температура в транс- и сверхзвуковой областях существенным образом зависят от параметров течения в дозвуковой области. Поэтому для правильного описания двухфазного течения в сопле необходимо проводить совместный расчет до-, транс-и сверхзвуковой областей. [c.304]

Исследование плоских и осесимметричных течений в соплах представляет собой значительно более сложную задачу, нежели исследование течения в одномерном приближении, поскольку теперь нужно решать систему (3 36). .(3 40) вдоль линии тока несколько раз для обеспечения сходимосги итераций [c.199]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...