Колебания скачка уплотнения

Интересным методом измерения мощности газоструйных генераторов является определение амплитуды колебаний скачка уплотнения по фотографиям струи. [c.30]

На рис. 170 показан момент возникновения колебаний скачка уплотнения в одном из промежутков a 6 , а б ,... между соплом и резонатором. На рис. 170, а видно наполнение резонатора сжатым воздухом давление в резонаторе превышает давление в струе. Далее (рис. 170, видно, как скачок уплотнения с краёв резонатора передвигается влево. На следующей фотографии (рис. 170, в) скачок передвигается ещё левее и на фотографии рис. 170, г устанавливается в области неустойчивости, в которой и совершает затем периодические [c.265]

Рис. 170. Возникновение колебаний скачка уплотнения в газоструйном генераторе ультразвука.

На рис. 171 приведён схематический чертёж газоструйного генератора, а на рис. 172 представлена его фотография. Для нахождения области, в которой возбуждаются колебания скачка уплотнения, расстояние между соплом и резонатором меняется при помощи микрометрического винта (удобно для сборки генератора использовать микрометр, подвижную часть которого можно выполнить в виде резонатора). [c.267]

На рис. 252 показан момент возникновения колебаний скачка уплотнения в одном из промежутков а б , а б.,,... между соплом и резонатором. На рис. 252, а видно наполнение резонатора сжатым воздухом давление в резонаторе превышает давление в струе. Далее (рис. 252, б) видно, как скачок уплотнения с краев резонатора передвигается влево. На следующей фотографии (рис. 252, в) скачок передвигается еще левее и на фотографии рис. 252, г устанавливается в области неустойчивости, в которой и совершает затем периодические колебания по направлению оси, соединяющей центр выходного отверстия сопла и центр резонатора. Цилиндрический резонатор с отверстием диа- [c.422]

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]

На режимах взлета и набора высоты самолета перепады давления в реактивном сопле, как правило, недостаточны для возникновения сильных скачков уплотнения. Поэтому на взлете уровень шума вытекающей струи в основном определяется турбулентными пульсациями. На крейсерском режиме полета интенсивный шум может порождаться скачками уплотнения и турбулентными пульсациями. Возникающие вихреобразования, в которых кинетическая энергия струи рассеивается, переходя в тепло, порождают колебания давления последние и являются источниками шума. [c.175]

В работе [4] рассмотрена задача о сверхзвуковом обтекании клина с конечным углом раствора, совершающего гармонические угловые колебания малой амплитуды вокруг носка. В этом случае основное поле однородно и представляет собой равномерный поток за косым скачком уплотнения, возникающим при стационарном обтекании клина. Влияние конечной тол- [c.68]

В работе [6] в рамках линейной теории обтекания тел конечной толщины рассмотрена задача о сверхзвуковом обтекании конуса, совершающего медленные колебания малой амплитуды вокруг центра, расположенного на оси симметрии. Из перечисленных выше факторов, связанных с конечностью толщины тела, в данном решении учитьшается распространение нестационарных потенциальных возмущений в неоднородном поле и их взаимодействие со скачком уплотнения. [c.69]

Таким образом решение общей нестационарной задачи сводится к интегрированию нелинейной системы дифференциальных уравнений стационарного обтекания тела и связанных между собой двух линейных систем дифференциальных уравнений в частных производных с переменными коэффициентами для возмущений, находящихся в фазе с а и а, при соответствующих граничных условиях на теле и соотношениях на скачке уплотнения. В общем случае все три системы уравнений трехмерные. Если рассматривать медленные колебания ujL/Voo <-< 1), когда вели- [c.74]

Следует отметить, что в дальнейшем аналогичная неустойчивость струи была обнаружена, когда в струю помещали отражающие предметы с плоской или даже закругленной поверхностью, если их размеры превышали диаметр диска Маха, а расположение было таково, что образованный при торможении отсоединенный скачок уплотнения находился за той плоскостью, в которой в свободной струе возникал диск Маха. Правда, в этом случае интенсивность колебаний была существенно ниже, чем при использовании резонирующей камеры. [c.15]

Конец фазы разгрузки наступает в момент, когда давление в резонаторе спадает до величины, меньшей по сравнению с давлением в основной струе (точка а . Скачок уплотнения перемещается в свое крайнее положение (рис. 4, в), приобретая конусообразную форму, а отработанный воздух обтекает резонатор. Процесс разгрузки резонатора заканчивается, и начинается новая фаза наполнения. Таким образом, взаимодействие постоянно существующего основного потока и периодически действующего обратного потока приводит к пульсации газа между резонатором и скачком уплотнения. Одновременно с этими пульсациями наблюдается осцилляция скачка уплотнения. Описанный вариант механизма колебаний [c.16]

Итак, при ударе струи об отражатель возникает скачок уплотнения причем если в нем возникает какое-то возмущение, то оно может распространяться только по направлению к отражателю, т. е. в зоне, где Л/<1. Отразившись от жесткой стенки, возмущение возвращается к скачку и взаимодействует с ним. При этом возможно усиление первоначально возникших осцилляций скачка. Следующее возмущение будет иметь большее давление и позволит увеличить амплитуду колебаний скачка. Процесс нарастания колебаний будет продолжаться до тех пор, пока потери энергии, связанные с колебаниями скачка и излучением, не окажутся сравнимыми с энергией, приносимой импульсом. [c.19]

Глубина резонатора к — важнейший параметр настройки газоструйного генератора от него зависят частота излучения и отдаваемая мощность. Независимо от справедливости той или иной гипотезы механизма генерации, увеличение глубины резонатора или удаление донышка резонатора от колеблющегося скачка уплотнения приводит к увеличению времени, необходимого для повторения цикла колебаний. Поэтому увеличение к при работе в зоне неустойчивости почти всегда вызывает снижение частоты излучения. Таким способом можно очень существенно понизить частоту колебаний и довести ее до сотен или даже единиц гц [25]. [c.34]

Таким образом, резонансная гипотеза удовлетворительно объясняет ход частотных характеристик излучателя, а также срывы генерации и отклонения от линейного изменения частоты на краях рабочего диапазона. Однако механизм звукообразования пока остается невыясненным. Предположительная картина возникновения звуковых колебаний, основанная на анализе ряда работ зарубежных авторов, а также проведенных нами скоростных киносъемок осцилляции струи (частота излучения 1,1 кгц, частота съемки до 10 тыс. кадров в секунду) и мгновенных теневых ее фотографий, сводится к следующему. Зарождение случайных колебаний в стационарном скачке, возникшем при торможении сверхзвуковой струи (торможение препятствием в виде резонатора), приводит к появлению в пространстве между этим скачком и донышком резонатора слабых пульсаций. Если рассматривать резонатор и часть струи до скачка уплотнения как некоторую резонансную трубу с одной жесткой и одной мягкой границами, то можно предположить, что возмущения, соответствующие собственной частоте такой четвертьволновой трубы, будут со временем усиливаться вплоть до появления нелинейных колебаний и ударных волн умеренной интенсивности. Эксперименты на трубах с двумя жесткими стенками [74, 75] показали, что возникновение разрывов (при возбуждении колебаний поршнем) наблюдается уже через 8—10 циклов. В трубе с одним открытым концом, возбуждаемой сверхзвуковой струей, переходный процесс составляет всего 3—4 цикла [39]. Теоретически нарастание колебаний в закрытой трубе рассмотрено в работах [75, 76] для открытой трубы со струйным возбуждением такие исследования, по-видимому, не проводились, хотя в работе [39] приводятся некоторые ориентировочные расчеты. [c.87]

Вследствие отрыва изменяется распределение давления в области отрыва. Однако если рассматривать только полное приращение давления, то отрыв не всегда ведет к его уменьшению, так как можно достичь теоретического приращения давления, несмотря на отрыв потока. Если тем не менее отрыв происходит из-за взаимодействия со скачком уплотнения, аэродинамические силы изменяются довольно резко наряду с соответствующим изменением теплового потока. Более того, течение становится нестационарным из-за возникновения самовозбуждающихся колебаний, и в пограничном слое происходят потери количества движения. [c.230]

Если у данного сопла Лаваля противодавление меньше или несколько больше, чем это соответствует отношению сечений Р /Р, то в выходящей струе образуются колебания (количественное исследование того же вопроса при плоском потоке — см. стр. 474). Средняя скорость истечения (т. е. та, которая наступила бы при затухании колебаний, если бы у границы струи одновременно не получались потери на смешение) в этих случаях 1) представлена на фиг. 1 для различных отношений сечений Р /Р в виде прямых (например Е—О — Н), касающихся кривой ВС в точке (например О), принадлежащей к данному сечению. Чтобы не затенять диаграмму, большинство этих прямых вычерчены лишь частично, полностью представлены лишь прямые для р /р= 1 (сопло без расширения) и для Р 1Р—0,й (прямая —О — Н). Если противодавление лежит выше верхней крайней точки (Н) прямой, соответствующей данному сечению у выхода, 10 скачок уплотнения происходит внутри сопла. Для этого случая зависимость между давлением и скоростью для данных сопел (отношение сечений Р /Р) представлена помощью примыкающих к прямым кривых (например Н — I). [c.470]

Если звуковые волны являются колебаниями с бесконечно малой амплитудой, то амплитуда ударных волн конечна, а сами поверхности скачков представляют собой наложение неограниченного числа звуковых возмущений. Иллюстрацией последнего является характер геометрии скачков уплотнения, возникающих при сверхзвуковом движении тел в среде. [c.157]

Измерение плотности. Измерение распределения плотности газа в неравновесном слое за скачком уплотнения имеет особо важное значение, так как распределение плотности связано со скоростями релаксационных процессов (см. гл. VII). Именно таким способом были в основном определены скорости возбуждения колебаний и диссоциации молекул при высоких температурах. [c.210]

Будем рассматривать двухатомный газ из молекул одного сорта, в начальном состоянии нагретый до нормальной температуры порядка Го 300° К. При такой температуре энергия колебаний чрезвычайно мала и показатель адиабаты равен 7/5. Параметры газа за скачком уплотнения можно вычислить с помош,ью обычных формул для идеального газа с постоянной теплоемкостью, соответствуюш ей участию только поступательных и враш ательных степеней свободы молекул и показателем адиабаты V =7/5. Выпишем эти формулы, характеризуя амплитуду [c.381]

При температурах за фронтом ударной волны в двухатомном газе порядка 3000—7000° К ионизации еще нет, колебания молекул возбуждаются сравнительно быстро и уширение фронта волны связано с наиболее медленным релаксационным процессом — диссоциацией молекул. Оценки показывают, что время колебательной релаксации при указанных температурах примерно на порядок меньше времени установления равновесной диссоциации. Поэтому приближенно можно считать колебательную энергию в каждой точке релаксационной зоны, так же как и вращательную, равновесной. Параметры газа эа скачком уплотнения соответствуют промежуточному значению показателя адиабаты у = 9/7 (колебания при столь высоких температурах вполне классичны ). Их можно вычислить по формулам (7.20), (7.21). [c.385]

Уменьшение диаметра отверстия выхода сопла Лаваля по сравнению с диаметром струи, истекающей из него, связано с тем, что работа высоконапорного газа в режиме недорасширения более устойчивая, чем работа в режиме перерасширения, когда внутри диффузора сопла появляются скачки уплотнения. Уменьшение диаметра отверстия сопла обеспечивает некоторую авторегулировку эжектора на критических режимах работы при колебаниях давления низконапорной среды и противодавления на выходе аппарата вплоть до уровня запирания, который характеризуется тем, что при снижении противодавления расход низконапорной среды не изменяется. [c.226]

Начиная с данного режима, наблюдается рост потерь полного давления и внешнего сонротивлеиия и снижение коэффициента расхода в диффузоре. Увеличение интенсивности замыкающего скачка уплотнения может привести к тому, что перепад давлений на нем станет выше критического для пограничного слоя и возникнет отрыв последнего, причем вихреобразования вызовут колебания расхода воздуха и местоположения системы скачков. [c.486]

Характер изменения ДуЗст (еа) в интервале 0,4<ба<0,52 свидетельствует о появлении резонансных явлений, причем существенно, что наибольшие амплитуды показывают датчики 2 и 4. Можно предположить, что в рассматриваемом диапазоне режимов система косых скачков уплотнения в выходном сечении сопла совершает колебательные движения. Колебания обусловлены пульсациями параметров в замкнутых отрывных зонах 5i и 5г и в основном изменениями давлений и скоростей перед косыми скачками, возни-каюш,ими благодаря миграции конденсационных скачков. Частота колебаний системы косых скачков может быть равна или кратна частоте миграции конденсационных скачков, что и приводит к резонансу в указанном диапазоне Бд. [c.208]

В структуре У. в. сжатия существуют две области—т. н. вязкий скачок уплотнения (СУ), к-рый образуется под действием вязкости и теплопроводности, и следующая за ним релаксационная зона, обусловленная другими, относительно медленными релаксац. процессами (если таковые имеются). В зависимости от природы среды, от её состояния перед У. в. и от интенсивности У. в. это может быть релаксация молекулярных колебаний, установление хим. и ионизац. равновесия, в конденсир. средах—фазовые переходы и др. В У. в. достаточно малой интенсивности, распространяющейся по холодному газу (Ti 1000 К), возбуждение колебаний и изменение состава газа незначительны и структура У. в. определяется только СУ. [c.208]

Краткое содержание. В станционарном сверхзвуковом потоке методом малых колебаний исследуется взаимодействие слабого косого скачка уплотнения с ламинарным пограничным слоем на плоской стенке. Во всем пограничном слое учитывается влияние трения и теплопроводности во внешнем потоке этим влиянием пренебрегают. В пограничном слое предполагается справедливость уравнений пограничного слоя. Поток внутри пограничного слоя и внешний поток рассматриваются во взаимосвязи. Все физические параметры этих потоков и их возмущения принимаются постоянными. Подробно обсуждаются характер изменения [c.292]

Бафтинг. Бафтингом называют колебания конструкции, вызванные турбулентностью обтекания [38]. При неблагоприятных градиентах давления возникают пульсации нестационарной аэродинамической нагрузки, которые содержат широкий спектр частот. Эти пульсации являются источниками возбуждения вынужденных колебаний конструкции. Срыв может быть обусловлен большими углами атаки, наличием плохо обтекаемых частей, скачками уплотнения или же комбинацией [c.492]

Трансзвуковое обтекание (М г 0,81,3) поверхности характеризуется возникновением местных сверхзвуковых течений, связанных с появлением скачков уплотнения на поверхности. Положение скачков уплотнения зависит от геометрии обтекаемого профиля и, в частности, от отклонения органов управления, расположенных на несущей поверхности [37]. При колебаниях отклоне- Скачак s-o иия органов управления перемещается скачок уплотнения и вместе с ннм меняется распределение дав- i леиия по хорде профиля, что в свою очередь воздействует на орган управления. Таким образом, образуется обратная связь перемещение — сила. Фазовое запаздьшание в этом контуре создает предпосылку к потере динамической устойчивости с частотой, близкой к свободной частоте упругих колебаний органа управления. Явление усложняется срывом потока из-под скачка уплотнения (рис. 10). Такого вида вибрации получили название баз (buzz). [c.493]

Полное давление в струйках тока, прошедших разные участки системы скачков уплотнения, различно. Наибольшее восстановление давления в струе газа, прошедшей систему скачков 2-4-6. Зная угол О2 и предполагая течение плоскопараллельным, указанную систему можно легко рассчитать [2]. На рис. 1 штрихпунктирной линией нанесено значение = 19.75, рассчитанное для струйки тока, прошедшей систему скачков 2-5. Оно согласуется с экспериментальными данными. Значение давления рдд в струе, прошедшей систему косых скачков 2-4-6 равно 30. Это намного выше максимального значения р° на цилиндре. Это обстоятельство объясняется тем, что ширина отмеченной струи очень мала и она размывается, не дойдя до поверхности цилиндра (ширина струи, полученная по измерению расстояния АВ на теневой фотографии для цилиндра с с1 = 24 , равна 1-1.5 ). Этому содействует также колебание всей системы скачков уплотнения относительно среднего положения, практически всегда имеюгцееся во время эксперимента как вследствие отрыва потока, так и вследствие чисто механических колебаний модели в аэродинамической трубе. При больших размерах модели и больших числах Маха повышение давления на цилиндре будет более значительным. В частности, как показывают расчеты, при больших числах Маха скорость потока за скачком 5 остается сверхзвуковой. В этом случае перед цилиндром будет наблюдаться местный прямой скачок 7. [c.495]

Заканчивая рассмотрение процессов, происходящих в струе при ее торможении, следует отметить, что возникновение прямого скачка уплотнения приводит к необратимым потерям энергии. При переходе через скачок энтропия газа возрастает, следовательно, имеет место низкий к.п.д. преобразования энергии струи в энергию упругих колебаний. В газодинамических устройствах снижение подобных потерь энергии осуществляется преобразованием плоского скачка в серию косых скачков уплотнения с помощью клино- или конусообразных рассекателей. Такой метод увеличения к. п. д. применительно к газоструйным излучателям был предложен В. П. Куркиным [31] (см. гл. 4). [c.20]

Внезапное повышение давления при скачке уплотнения вызывает часто срыв пограничного слоя (стр. 434), НТ вследствие связанного с этии изменения направления потока скачок уплотнения становится косам по отношению к направлению потока косой скачок уплотнения, стр. 476). В этом случае внутри соп.1а возникают аналогичные колебания, какие имеют место в случае, приведенном на фнг. 14. Если эти колебания до выюдного отверстия сопла снов погашаются настолько, что вытекающий газовый поток равномерно заполняет собой сечение у вы - , то при данном конечной давлении скорость истечения не зависит от рода скачка уплотнения поэтому так же при косых скачках уплотнения эта скорость внутри сопла имеет ту же величину, что и при прямых скачках уплотнения. [c.470]

Тщательное исследование было проведено Мэттьюзом. Интерферо- метрическим методом определялся ход плотности в неравновесной зоне за скачком уплотнения, который сопоставлялся с теоретическими расчетами, выполненными на основе формулы для скорости диссоциации типа (6.28) (см. гл. IV, VII). Равновесие в колебательных степенях свободы устанавливается по крайней мере на порядок скорее, чем происходит диссоциация ), так что эффект релаксации колебаний не мешал изучению скорости диссоциации. Изучалась область температур 2000— 4000° К, Степень диссоциации в опытах Мэттьюза была невелика, а 0,05—0,1, так что основную роль в диссоциации играли столкновения Ог — Ог ). В расчетах принималось я = 3, при этом эффективность столкновений оказалась равной Ро -02= 0,073, а константа скорости диссоциации [c.313]

Эта формула связывает неравновесную энергию колебаний с температурой в точке X. Непосредственно за скачком уплотнения колебания еш е не возбуждены (в начальном состоянии при Т = Tq х. 300° К колебательная знергия очень мала), так что в точке а = О за скачком уплотнения бк = 0. Затем начинается постепенное возбуждение колебаний, бк растет, а температура падает от Т до конечной величины Ti, при которой колебательная энергия достигает равновесного значения, соответ-ствуюш его этой температуре. Чтобы найти распределение температуры по X, воспольэуемся уравнением кинетики возбуждения колебаний (6.9) [c.383]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...