Основные задачи теории сопла

Основные задачи теории сопла 81 [c.81]

В настоящей монографии изучаются обратные задачи теории сопла Лаваля. Формулировка обратной задачи дана для общего случая пространственных течений с неравновесными физико-химическими превращениями. Рассмотрены, в основном, течения идеального газа, хотя представлен пример формулировки обратной задачи для вязкого и теплопроводного газа. [c.5]

В этой главе описаны методы решения обратной задачи теории сопла для течений совершенного газа с физико-химическими превращениями. Помимо детального описания основной разностной схемы, позволяющей одновременно рассчитывать течения в дозвуковой, трансзвуковой и сверхзвуковой областях сопла, изложены разностные схемы, используемые для решения разного рода задач профилирования в сверхзвуковой области. [c.97]

Лучшее согласование экспериментальных данных с теоретическими дает метод эквивалентной задачи теории теплопроводности [3], если, следуя эксперименту, для каждого сечения потока задавать начальное распределение температуры для эквивалентной задачи в виде кольца постоянной температуры на бесконечной плоскости таким образом, чтобы его площадь оставалась равной площади сечения потока на срезе сопла, а средний радиус был равен среднему радиусу кольцевой струи в рассматриваемом сечении. Последний определяется из эксперимента как радиус окружности максимальных значений плотности потока импульса или избыточного теплосодержания. При таком расчете получается плавное изменение всех параметров вдоль оси потока, начиная от его среза. Заметим, что метод линеаризации уравнений движения, предложенный Г. Рейхардтом, был также, применен к расчету потока с градиентами статического давления (основной участок следа за плохо обтекаемым телом) [2]. [c.198]

Большая часть известных результатов теории сопла Лаваля относится к обратной задаче, в которой задается не контур сопла, а распределение скорости на некоторой линии (обычно на оси симметрии). В итоге многочисленных исследований, основные результаты которых и обширная библиография приведены в монографии О. С. Рыжова [1], выявлены многие свойства трансзвуковых течений. В последнее время решение обратной задачи использовалось и для построения интересных для практики сопел с довольно резким изменением угла наклона образующей. В этой связи отметим работы У. Г. Пирумова [2] и Гопкинса с Хиллом [3, 4]. Последние, кроме классического сопла Лаваля, рассмотрели ряд схем сопел с центральным телом. У. Г. Пиру MOB применил для решения обратной задачи специальный численный метод (в дозвуковой части сопла соответствующая задача Коши некорректна), в то время как Гопкинс и Хилл использовали разложение в ряды. [c.125]

В теории сопла Лаваля различают две основные задачи — задачу профилирования контура сопла, удовлетворяющего ряду технических требований, и прямую задачу, целью которой является определение параметров потока в канале заданной формы. Хотя постановка обеих задач ввиду нелинейности уравнений производится применительно к соплу в целом, определяющее воздействие на все течение оказывают решения этих задач в М-области, которая в прямой задаче отыскивается в процессе решения. [c.81]

Точно так же текущее по соплу газообразное рабочее тело мы рассматривали до сих пор именно феноменологически. И теперь в связи с предстоящим разбором применяемых топлив нам придется, не отступая от занятых позиций, вникнуть в процессы расширения газа и преобразования энергии несколько глубже, а для решения основных задач привлечь средства и методы физической химии. Но выявляется, что некоторые основные понятия физической химии и теории расчета двигателей [c.201]

При проектировании изделий, работающих в условиях повышенных температур, конструктор встречается с задачами различного характера в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделий. Так, элементы стационарных паровых турбин рассчитываются на сроки службы порядка десяти и более лет, соответственно напряжения и температуры должны быть не слишком высоки. Сопло реактивного двигателя ракеты подвергается действию весьма высоких температур и больших давлений, но продолжительность работы двигателя составляет несколько минут. Соответственно основные механические модели и расчетные методы в этих двух крайних случаях оказываются неодинаковыми, хотя общие принципы построения теории остаются теми же. Поэто-му для начала нам будет удобно [c.615]

Основная принципиальная трудность в решении поставленной задачи возникает при рассмотрении области, включающей в себя точку разветвления О. Эту область выделим при помощи сечений /—/ и 2—2. Тогда до сечения 1 — 1 течение жидкости можно рассматривать как струю, вытекающую из сопла конечного размера, теория которой более или менее разработана. [c.273]

При изучении газодинамических задач о течении газа в соплах, важную роль играют характеристические поверхности. Общая теория характеристик излагается во многих работах (например, [105, 122, 172]), поэтому здесь будут представлены основные идеи и определения, необходимые для дальнейшего изложения. [c.19]

Основные закономерности химически неравновесных течений в соплах. Основные особенности неравновесных течений могут быть изучены в одномерном приближении. Действительно, исследование плоских и осесимметричных неравновесных течений путем численного решения обратной задачи теории сопла [94], а также расчеты вдоль струек тока осесимметричного сопла [79] показывают, что ко1щентрации комнонеит слабо зависят от формы струек тока и распределений давления вдоль них, в особенности в сверхзвуковой области течения. На рис. 6.4 приведено изменение молярной доли водяных паров и температуры Т = Т1То вдоль линий тока осесимметричного сонла. Имеет место заметное различие концентраций на различных линиях тока при равновесном течении я незначительное — при неравновесном. Кроме того, результаты расчетов концентраций компонент в неравновесном течении в одномерном ириближенни практически совпадают с результатами рас- [c.264]

Основные особенности неравновесных течений могут быть изучены в одномерном приближении. Действительно, исследование плоских и осесимметричных неравновесных течений путем численного решения обратной задачи теории сопла, а также расчеты вдоль струек тока осесимметричного сопла показывают, что кон-центрации компонент слабо зависят от формы струек тока и распределений давления вдоль них, в особенности в сверхзвуковой области течения. На рис. 5.2 показано изменение молярной доли водяных паров и температуры Г=Г/7 о вдоль линий тока, полученное в результате решения обратной задачи в одномерном и осесим-метричном течениях. Имеет место заметное различие концентраций на различных линиях тока при равновесном течении и незначительное— при неравновесном. Кроме того, результаты расчетов концентраций компонент в неравновесном течении в одномерном приближении практически совпадают с результатами расчета, в котором учтен двумерный характер течения. В то же время распределения температуры (давления) вдоль различных линий тока заметно различаются в силу двумерности течения, при этом имеег место также различие между равновесным, неравновесным и замороженным течениями. [c.193]

Теория решеток возникла из работ Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина, в которых исследовалось действие турбин, воздушных винтов и разрезных крыльев. Сначала рассматривались и излагались, главным образом в работах по аэродинамике, некоторые простые задачи плоского движения невязкой несжимаемой жидкости, обобш ающие такие же задачи теории крыла. Одновременно и независимо от теории аэродинамических решеток развивалась гидравлическая (одномерная) теория турбин, начало которой было положено еще Л. Эйлером в 1754 г., причем возникали и разрешались отдельные задачи теории решеток, а также вихревых течений, близкие к задачам теории винта. В сороковых годах в связи с появлением, исследованиями и разработкой авиационных газотурбинных двигателей началось интенсивное развитие теории решеток как базы современной теории компрессоров и турбин. Основные результаты были получены школой Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина и связаны с Московским университетом, Центральным аэро-гидродинамическим институтом и Центральным институтом авиационного моторостроения (здесь следует еще упомянуть работы в области гидравлических и паровых турбин Ленинградского политехнического и Московского энергетического институтов, а также Центрального котлотурбинного института). На этом основном этапе развития теории гидродинамической решеткой стали называть любую находящуюся в потоке жидкости или газа кольцевую систему неподвижных или вращающихся лопастей турбомашины (гидравлической, паровой или газовой турбины, вентилятора, лопаточного компрессора или насоса). Определенная таким образом пространственная решетка включает, как различные частные случаи, одиночное крыло в безграничной жидкости, вблизи поверхности воды или земли биплан и полиплан гребной и воздушный винт плоскую и прямую решетки плоские, осесимметрдчные и пространственные трубы, каналы и сопла — фактически почти все объекты исследования прикладной гидрогазодинамики. С теоретической точки зрения задачи обтекания решеток представляют собой нетривиальное [c.103]

До появления ЭВМ асимптотические методы служили основным инструментом исследования течении в соплах. Эти методы являются важными и в настоящее время и позволяют, с одной стороны, оценить точность численных расчетов, если доказана сходимость, а с другой стороны — построить решение вблизи особых точек, которые зачастую трудно рассчитать численными методами. Наконец, асимптотические методы в некоторых случаях позволяют получать достаточно достоверную качественную и даже количест-веипую информацию о течении. Ниже представлены следующие основные асимптотические методы теорпи сопла метод источников и стоков, решение обратной задачи теории сонла для иесжимаемой жидкости, разложение в ряд по функции тока, асимптотические методы в трансзвуковой области, решение в окрестности бесконечно удаленной точки в дозвуковой области сопла, метод малых возмущений для исследования течений, близких к радиальным, линейная теория для нестационарных течений газа. [c.114]

За последние годы были обнаружены новые явления и эффекты при образовании паровой фазы и движении среды с околозвуковой скоростью. Установлены новые и уточнены известные закономерности в поведении однородных двухфазных сред. Это позволило обосновать и объяснить некоторые экспериментальные факты, касающиеся распространения волн конечной интенсивности в однородной двухфазной смеси (усиление ударных волн в среде пузырьковой структуры). Удалось по-новому подойти к анализу явления кризиса теплообмена. Достигнуты успехи в рещении многих практических задач, связанных с истечением вскипающей жидкости из сопл и непрофилированных отверстий, а также из протяженных трубопроводов. В рамках развитого подхода удалось углубить теорию струйных аппаратов и значительно расширить возможности их использования. Дальнейшее развитие получила теория нестационарных процессов в двухфазных средах применительно к решению конкретных задач, связанных с аварией контура первичного теплоносителя ЯЭУ. В целом содержание книги базируется в основном на результатах работ автора, выполненных им совместно с аспирантами и сотрудниками. Автор подчеркивает большой вклад, который внесли в решение перечисленных выше задач А.В. Алферов, В.И. Сычиков, Ю.Д. Катков, [c.3]

Несколько по-иному развивались работы по сверхзвуковой аэродинамике. Здесь, как и в начале века, основными проблемами были общие вопросы теории ударных волн, разработка эксперимв стальных методов, исследование течений в соплах, диффузорах, изучение обтекания тел вращения, а с 40-х годов появилась новая задача сверхзвукового обтекания крыльев. [c.326]

Теория О. т. идеального газа развита в основном применительно к плоским потенциальным течениям. Спец. преобразованиями переменных ур-ния, описывающие такие течения, сводятся к линейным. Изучение решений этих ур-ний позволило установить иек-рые важные общие свойства О. т. газа в плоских соплах и при обтекании профилей. Однако решение задач о течениях в соплах с заданной формой стенок и об обтекании профилей заданной формы получить таким методом пока не удается из-за сложного вида условий, в к-рые преобразуются граничные условия на обтекаемом контуре при переходе к новым переменным, а также вследствие того, что при околозвуковых скоростях непрерывное течение во многих случаях оказывается невоамошныл и приходится учитывать появление в потоке скачков уплотнения. [c.485]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...