Течение в сопле, экспериментальные стенке

Характер турбулентного течения в пограничном слое смеси можно выявить, рассматривая, например, течение в сопле (разд. 7.4). На теневых фотографиях виден плотный слой твердых частиц (толщина которого составляет доли миллиметра), движущийся вдоль стенок сопла [731]. Типичные результаты представлены на фиг. 8.10, где экспериментальные данные сравниваются с результатами расчетов (по одномерной схеме) для смеси воздуха со стеклянными частицами при заданном законе изменения сечения (Л/). (Скорость потока и рассчитывалась по давлению Р, скорость частиц Ыр — по скорости потока и и отношению массовых концентраций частиц и газа тг, индекс 1 означает условия на входе или условия торможения.) На расстоянии приблизительно до 50 мм от входа экспериментальные значения Пр и совпадают с расчетными (это означает, что коэффициент сопротивления твердых частиц выбран правильно). За этим сечением измеряемая концентрация частиц в ядре потока остается неизменной, но концентрация твердых частиц у стенки начинает резко возрастать (кривая А/тг ш показывает этот рост). Хотя теневая съемка не позволяет точно определить толщину этого движущегося слоя, значения на фиг. 8.10 показывают, что при х = 63,5 мм [c.365]

Приведены результаты экспериментального исследования газодинамики течения в сверхзвуковом сопле, по оси симметрии которого установлена трубка. Зафиксировано сверхзвуковое течение в проницаемой вставке, соосно расположенной в сверхзвуковом сопле. Получены распределения статического давления и числа Маха в трубке и в зазоре между ней и стенкой сопла. [c.205]

Проведено экспериментальное исследование влияния формы кромки сопла на акустическую чувствительность струи, т.е. на зависимость характеристик струи от амплитуды и частоты акустических колебаний от внешнего источника. Исследования проводили при таких конфигурациях кромки сопла, изменение которых без внешнего акустического воздействия не приводило к изменению характеристик струи. Это означает, что изменение формы кромки не изменяло структуру течения на срезе сопла и режим течения в пограничном слое на стенках сопла. Измерения зависимости средней скорости и интенсивности пульсаций скорости на оси струи от расстояния до среза сопла показали, что при внешнем акустическом воздействии изменение формы кромки сопла может приводить к изменению акустической чувствительности струи. [c.26]

Участки поверхности сопла и дефлектора, на которые действует возмущенный поток, имеют сложные очертания, что обусловлено влиянием краевых эффектов. Для точного их воспроизведения следует использовать экспериментальные данные, полученные по дренажным испытаниям, а также наблюдениям за следом течения на поверхности сопла и дефлектора. В первом приближении можно считать, что рассматриваемые поверхности ограничены коническими скачками уплотнения с прямолинейными образующими А А и ВВ и с осями симметрии, расположенными соответственно на стенках сопла и дефлектора. [c.329]

Экспериментальное исследование характеристик взаимодействия осесимметричных струй. Изучение характеристик взаимодействия струй, не стесненных стенками, осложняется тем, что течения даже приближенно не могут рассматриваться как плоские. При этом, что наиболее существенно, в общем случае не все частицы одной из струй активно взаимодействуют с частицами другой струи. Это иллюстрируется рис. 11.1, а на котором показаны две струи, одна из которых, вытекающая из сопла /, имеет в области взаимодействия размеры сечения большие, чем размеры сечения струи, вытекающей из сопла 2. На частицы рабочей среды, протекающие через заштрихованную на рисунке область сечения, может оказывать малое влияние или практически не влиять совсем струя, вытекающая из сопла 2. Закономерности, которыми определяется здесь течение, иные, чем для области непосредственного взаимодействия частиц, которые несут в себе обе рассматриваемые струи. [c.110]

В подавляющем большинстве расчетных методик профили скорости и температуры (энтальпии) на срезе сопла принимаются постоянными, в то время как экспериментальные данные, приведенные на рис. 89, свидетельствуют о значительной начальной неравномерности распределения параметров, которая сильно зависит от режима работы плазмотрона. Так, в работе [78] для плазмотрона с самоустанавливающейся длиной дуги, при изменении расхода аргона в пределах 0,66—1,66 г/с и мощности 10 и 15 кВт профили относительной скорости занимают всю область между соответствующими кривыми для ламинарного и турбулентного течения. Сильная зависимость профилей относительной избыточной температуры при изменении тока от 200 до 600 А и расходе аргона 0,34 г/с отмечена в работе [105]. Начальная неравномерность параметров плазмотронов обусловлена наличием теплового и динамического погранслоев на стенках сопла. [c.157]

Приведенные выше уравнения являются основными для всех одномерных газодинамических систем в режиме стационарного течения. Последние включают течение в соплах, течение Фанно и ударные волны. Для иллюстрации рассмотрим течения в соплах. Течение Фанно, или течение смесей в трубе постоянного сечения с трением на стенках, исследовалось аналитически и экспериментально [834, 835]. [c.300]

Число Ке связано с числом Рейнольдоа Кешо, определенным в п. 5.5.4, соотношением Ке о = Ке /Гш, где — длина сопла, отнесенная к радиусу минимального сечения, а Г — температура стенки, отнесенная к температуре торможения. Таким образом, число Ке ,о примерно на порядок больше числа Ие. При числах Ие указанного диапазона вязкость газа проявляется не только в тонком пристеночном пограничном слое, но и по всему сечению. При расчете параметров течения нельзя уже ограничиться введением поправки па толш ину вытеснения пограничного слоя, а необходимо при тех или иных предположениях решать систему уравнений Навье — Стокса. Теоретическому и экспериментальному исследованию течений в соплах при малых числах Рейнольдса посвяш епы работы [28, 66, 102, 103, 110, 160, 163, 191, 204-206]. [c.343]

При отрыве потока от стенок процесс истечения на длине сопла Л является расчетны.м, на длине В (рис. 71, б) давление определяют экспериментально. Режим течения с отрывом потока от стенок сопровождается большими потерями энергии, которые обусловлены как потерями в скачке, так и отрывом, кроме Т010, возникаю 1 вихри и происходит подсос газа в сопло из окружаюш,еп среды. [c.245]

Особенности течения газа в сверхзвуковых соплах при ХГН связаны с их большим удлинением 11к = 20. .. 50, когда на параметры течения внутри сопла оказывает влияние пограничный слой, образующийся на его стенках, что приводит к существенному отличию параметров течения газа в таких соплах от параметров, рассчитанньк для идеального случая. Ниже приведены результаты экспериментального и численного исследования влияния геометрических размеров сопла на параметры течения, позволяющие учесть эти особенности (рис. 2.2). [c.41]

Таким образом, экспериментальные исследования показали, что пограничный слой, образующийся на стенках в соплах с больши.м удлинением Х//г = 20. .. 50, оказывает заметное влияние на параметры течения внутри сопла. И это приводит к существенному их отличию от параметров, рассчитанных для идеального газа. Поэтому необходимо было разработать простой метод расчета параметров газа в таких соплах, результаты которого не противоречили бы экспериментальным. [c.47]

Течение газа в сопле иногда состоит из параллельно движущихся потоков газов с различными физическими свойствами. Такие течения возникают в жидкостных двигателях при наличии завесно-го охлаждения, в двигателях твердого топлива, когда в окрестности стенки сопла имеет место течение чистого газа, свободного от частиц, а также в некоторых типах двигателей малой тяги и в соплах газодинамических лазеров. Очевидно, что такие течения сопровождаются перемешиванием газов различных слоев и диффузией различных компонент, входящих в их состав. Изучение таких течений с учетом вязкой диссипации, смешения и диффузии представляет весьма сложную задачу как для экспериментального, так и для теоретического исследования. В то же время во многих практически важных случаях смешение не оказывает существенного влияния на параметры течения в целом и его можно не учитывать. Ниже будут изучены именно такие течения. [c.181]

При экспериментальных исследованиях достаточно быстро вращающихся РДТТ по закону твердого тела наблюдалось образование тороидальных зон возвратного течения в дозвуковой области и у стенки сопла [51]. В работе [246] построена аналитическая модель течения, в которой одновременно было использовано вращение по закону твердого тела в окрестности оси симметрии и потенциальное закрученное течение в периферийной области сопла. [c.195]

Для экспериментальной проверки существования местных сверхзвуковых зон в окрестности прямолинейной звуковой линии было осуществлено измерение распределения давления на стенках сопел, соответствующих линиям тока с г з=0,02 и с г з = 0,06 (см. рис. 4.1) распределения (4.1). Экспериментальное исследование течения в этих соплах было проведено В. М. Жиравовым (рис. 4.3, 4.4) [25]. Было показано, что при наличии угловой точки в критическом сечении распределение давления в трансзвуковой области, расположенной вверх по потоку от угловой точки, зависит от угла 0к (рис. 4.4). Отличие измеренного распределения давления (светлые кружочки для 0к=12° и черные для 0к=2О ) от расчетного (сплошная кривая) начинает проявляться при л <0,6. Распределение давления при 0к=12° отличается от расчетного при л >0,15 примерно на 5%. При л <0,15 вблизи сгенки происходит разгон потока до сверхзвуковой скорости, соответствующей р/ро=0,4. Таким образом, экспериментально показано существование зон с положительными градиентами давления и местной сверхзвуковой зоной, которые были предсказаны расчетом. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных для двух контуров сопел с ф = 0,02 и 1з = 0,06, рассчитанных по распределению на оси (4.1), показывает, что в небольшой окрест- [c.137]

Сравнительно большое несоответствие между теорией и экспериментальными данными для скорости частиц было отнесено за счет неодномерности потока частиц и их проскальзывания у стенок сопла [726, 7451. Хотя сопло было спроектировано в предположении равномерного распределения твердых частиц в любом поперечном сечении, они приобретают электростатический заряд и скапливаются у стенок сопла [731]. Заметим также, что при большей скорости изменения сечения расхождение между теорией и экспериментом увеличивается. При большой скорости изменения площади исследуемого сопла основное допущение об одномерности течения становится непригодным. В соответствии с теорией пограничного слоя можно ввести поправку, учитывающую распределение концентрации в поперечном сечении (разд. 8.5). [c.321]

Первая группа моделей 7-1(), 22 , объясняющая термогазодинамический процесс в пульсационном течении, основывается на том, что при втекании и торможении С1 руи в полузамкнутую емкость образуются резонансные колебания, под действием которых одна часть газа разогревается, а другая - охлаждается. При этом от нагретого газа теплота непрерывно отводится в окружающую среду через стенки полузамкнутой емкости. Расчеты параметров процесса выполняют по эмпирическим занисимостям и номограммам [9-11), которые дают удовлетворительную точность в пределах тех условий, для которых были получены экспериментальные результаты на средах воздух и азот, при тех же степенях расширения газа, геометрических характеристиках сопла и полузамкнутой емкости. [c.176]

Влияние охлаждения турбулентного пограничного слоя в интервале температур от —18 до —85° С (что соответствует TJTs = = 0,96—0,75) на отрывное течение было экспериментально исследовано Чернецки и Синклером 168] при М о = 1,61 в интервале чисел Рейнольдса от 11,6-Ю до 34,8-10 , вычисленных по расстоянию от носка модели до точки отрыва и условиям в невозмущенном потоке. Результаты показывают, что влияние теплопередачи на пик давления, связанный с отрывом на теле вращения, очень слабо сказывается или почти не сказывается на угле наклона скачка уплотнения, вызываемого отрывом. Изменение условий теплообмена на стенках сверхзвукового сопла Лаваля за счет изменения температуры торможения не оказывает существенного влияния на отрыв [69]. [c.157]

Остановимся еще на одном цикле исследований, посвященном изучению сверхзвуковых течений газа около проницаемых поверхностей. Задачи такого типа возникли в связи с использованием околозвуковых и сверхзвуковых аэродинамических труб с перфорированными стенками и с использованием парашютов при сверхзвуковой скорости. В СССР еще в 1947 г. было применено перфорирование стенок аэродинамической трубы для возможности испытания в ней моделей при околозвуковых и при малых сверхзвуковых скоростях. Г. П. Свищев предложил использовать сопла с перфорированными участками стенок для плавного изменения скорости сверхзвукового потока. Г. Л. Гродзовским и Г. П. Свищевым было экспериментально обнаружено, что перфорирование стенок цилиндрической трубы, окруженной камерой с постоянным давлением, оказывает выравнивающее действие на возмущения давления (и связанные с ними возмущения плотности и скорости) движущегося в трубе сверхзвукового потока ). Эти и другие экспериментальные исследования вызвали появление в 1949—1951 гг. серии теоретических работ, посвященных изучению течений около проницаемых границ и, в особенности, деталей сверхзвукового потока около плоской стенки, состоящей из поперечных или продольных полос, отделенных щелями, сквозь которые газ может вытекать в окружающее пространство (или втекать из этого пространства внутрь пoтoIia). [c.181]

Приведенные на рис. 3.23а экспериментальные данные для сверхзвуковых сопел на холодном воздухе при = 0,9 показывают, что потери импульса на трение в дозвуковой и сверхзвуковой части сопла для турбулентной области течения не превышают 0,5% от идемьного импульса, а расчет потерь на трение в дозвуковой части сопла при Т =0,9 показывает, что эти потери оказываются менее 0,1% (рис. 3.236). Потери импульса на трение при различной шероховатости стенок для сверхзвуковых сопел, полученные на основании экспериментальных данных, приведены на рис. 3.24 [53]. Под коэффициентом шероховатости здесь понимается высота бугорков на поверхности стенок сопла, отнесенная к диаметру критического сечения сопла. [c.90]

В.А. Тумановым и Е.Н. Калачевым. Данные, нанесенные светлыми ромбиками, соответствуют моделям звуковых сопел с симметричными контурами перехода в вертикальной и горизонтальной плоскостях от круглого к прямоугольному сечению, аналогично схеме работы [151], показанной на рис. 4.3 для темных треугольников. Данные, нанесенные светлыми прямоугольниками, соответствуют несимметричному контуру переходного участка в вертикальной плоскости переход от круга к прямоугольному критическому сечению осугцествляется за счет сужения только нижнего контура при прямолинейном верхнем контуре боковые стенки переходного участка канала расширяются симметрично под углом , как показано на рис. 4.3. Экспериментальные данные, отмеченные светлыми значками, получены в широком диапазоне изменения основных геометрических параметров переходного участка канала степени сужения от входного (круглого) сечения к критическому сечению плоского сопла /F = 0,2-0,6, углов расширения боковых стенок = 18-30°, отношения ширины к высоте критического сечения вх/ кр 1-25. Следует отметить, что даже при самом неблагоприятном с точки зрения отрыва потока на стенках переходного участка — F /F = 0,6 и = 30°, что соответствует наибольшим значениям скорости потока и угла расширения канала для исследованных вариантов, — результаты визуализации поля течения методом саже-масляного покрытия и измерения статического давления по длине переходных участков показали отсутствие отрывов потока на стенках. [c.193]

Экспериментальная установка представляла собой аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью. Схема успокоительной камеры установки приведена в работе [12]. В выходном сечении получается течение с плоским профилем средней скорости по всему сечению, за исключением пограничных слоев на стенках сопла. Интенсивность продольных пульсаций скорости на оси не превышала 0.5% от средней скорости. Измерения проводили при скорости на оси трубы 17 м/с. Воздух в успокоительную камеру подавался от вентилятора DIS А 55D41/42. После конфузора устанавливался сменный отрезок трубы длиной 100 мм, внутренним диаметром 49 мм и толщиной стенки 2 мм. Исследования воздействия акустики на струю проводили при пяти конфигурациях торца трубы, схемы которых приведены на фиг. 1. В дальнейшем различные формы кромок обозначаются 1-5. Были исследованы следующие формы кромок острая кромка, заточенная с внешней стороны под 45° (/) округлая кромка (2) острая кромка, заточенная с внутренней стороны (J) пилообразная кромка, образованная разбиением торца трубы на N частей и последующей их заточкой под углом 45° попеременно с внешней и внутренней стороны (4(А/)) острая кромка / с надетым на внешнюю стенку трубы металлическим цилиндром (5). Пилообразная кромка исследовалась в двух видах 4(8) и 4(36) с 8-ю и 36-ю зубцами, соответственно. [c.27]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...