Профилирование дозвуковых сопел

Профилирование дозвуковых сопел [c.123]

Отметим, что постановка задачи профилирования с граничными условиями на априори известной линии тока L является не единственно возможной. Так, в ряде работ распределение некоторых параметров задается на неизвестной образующей искомого канала Например, такой подход использован в [30] для профилирования дозвуковых сопел, где решается краевая задача для уравнения Чаплыгина в плоскости годографа С помощью этого метода удается построить короткие безударные и безотрывные сопла. Однако [c.40]

Главные особенности оптимального профилирования сверхзвуковых частей тарельчатых и ультракоротких сопел обусловлены двумя обстоятельствами во-первых, необходимостью поворота сверхзвукового потока на углы порядка 90° и, во-вторых, тем, что тяга этих сопел почти целиком создается их сверхзвуковыми частями. В силу отмеченных обстоятельств при реальных габаритах принципы профилирования их сверхзвуковых частей отличаются от принципов профилирования классических сопел, поток на входе в которые близок к осевому. При отсутствии ограничений на кривизну профилируемой образующей классического сопла заданный контур его дозвуковой части и искомый - сверхзвуковой стыкуются с изломом, при обтекании которого возникает пучок волн разрежения. В случае тарельчатых и ультракоротких сопел обтекаемый с образованием пучка волн разрежения излом в начальной точке искомого контура одновременно разворачивает сверхзвуковой поток от направления, близкого к осевому, и понижает давление. Воздействие обоих эффектов прямо противоположно назначению профилируемого контура - реализации максимальной тяги. Приведенные качественные соображения полностью подтвердились неудачей попыток построения оптимальных контуров в рамках такой классической схемы. Даже в предельном случае нулевого начального излома классический контур тарельчатого сопла [c.366]

К классу сопел с жестким контуром в настоящем разделе отнесены плоские сверхзвуковые сопла (с коническими или профилированными дозвуковыми или сверхзвуковыми частями), сопла с центральным телом, плоские сопла с одной панелью для расширения потока (плоский клин или сопло с косым срезом). [c.194]

Вместе с соображениями, изложенными в [19 авторам [20] найти решение задачи профилирования всего сопла (а не только его сверхзвуковой части), реализующего максимум тяги при заданной полной длине. В свою очередь, построение такого решения, в котором дозвуковая часть заменена внезапным сужением (Глава 4.14), потребовало создания методов численного интегрирования уравнений газовой динамики на существенно неравномерных сетках (Глава 7.9). Наряду с созданием в основном для расчета околозвуковых течений в потенциальном приближении специальных численных схем (см. Введение к Части 7) в ЛАБОРАТОРИИ был развит метод [21], который с учетом особых свойств околозвуковых потоков позволяет находить интегральные характеристики сопел с существенно более высокой точностью, чем точность численного определения используемых для этого параметром течения. [c.212]

Современный подход к решению задачи профилирования состоит в численном решении корректно поставленных задач. Однако и до сих пор в технике можно встретиться с традиционным приемом профилирования сопел, утвердившимся в ЗО-х годах в эпоху массовой постройки аэродинамических труб. Этот прием состоит в том, что контур сопла в дозвуковой части выбирается приближенно в виде некоторой гладкой кривой, а сверхзвуковая часть профилируется методом характеристик без использования информации о решении в М-области, но на основании заменяющих ее дополнительных предположений (например, предположения о прямой звуковой линии или предположения о том что на начальном участке сверхзвуковой части сформировано течение от источника). Следует отметить, что так спрофилировано подавляющее большинство существующих в настоящее время сопел аэродинамических труб [82] приемлемая степень равномерности потока на выходе была достигнута ценой увеличения полости сопел (грубо говоря, поток при этом становится как бы одномерным). Однако неоправданное удлинение сопел нежелательно по техническим соображениям, в особенности для гиперзвуковых труб. [c.82]

При профилировании сопел Лаваля и сопловых лопаток турбин наиболее предпочтительной оказалась схема с плоской звуковой поверхностью. Однако для осесимметричного потенциального течения было доказано [151], что звуковая поверхность, совпадающая с характеристической, может быть только плоскостью, ортогональной оси симметрии. Поэтому если использовать схему, в которой дозвуковое и сверхзвуковое течения независимы друг от друга, то обязательно придется конструировать дозвуковой участок канала с плоской звуковой поверхностью, ортогональной оси клапана. В этом случае дозвуковой частью канала является контур кольцевого сопла Лаваля с плоской звуковой поверхностью. [c.104]

Замечание. Класс сопел с неотрицательным ускорением потока О не пуст. Так, если использовать при профилировании сопла метод годографа (см. гл. 4, 1), позволяющий получать сопла с неотрицательным ускорением потока на стенке и с прямой звуковой линией, то выполнение условия Ф хх О обеспечивается в области дозвуковых скоростей в силу принципа максимума. Действительно, Ф хх удовлетворяет при Ф1ж < О уравнению эллиптического типа [c.113]

Обратим внимание на профиль = 90°, го = О, так как здесь длина профилированного участка минимальна. Фактически контур дозвуковой части представляет собой границу струи, истекающей из плоского экрана в затопленное пространство с давлением, соответствующим звуковой скорости. Полученные контуры сопел (кроме случая го = 0) состоят из двух участков постоянной скорости и прямолинейного участка, на котором происходит разгон потока, что обеспечивает выполнение важного условия монотонности скорости вдоль стенки сопла. На рис. 4.2 приведены также контуры сверхзвуковых участков с угловой точкой на прямой звуковой линии. [c.121]

Общим для них является задание данных Коши на некоторой поверхности, являющейся поверхностью тока, в частности, на оси симметрии течения. В то же время, для первого класса обратных задач характерно задание данных Коши в начальном сечении в дозвуковой области, а для второго класса в выходном сечении — в сверхзвуковой области. Второй класс задач называется задачами профилирования сопел. В первом классе обратных задач определяется поле течения в окрестности поверхности начальных данных и семейство линий тока, каждая из которых может быть выбрана в качестве жесткого контура сопла. В монографии рассмотрен в основном этот класс задач для одномерного, двумерного и пространственного течения. [c.5]

В рамках обратной задачи рассчитать сопла Лаваля с прямолинейной поверхностью перехода достаточно просто. В случае плоских и осесимметричных течений необходимо и достаточно для обеспечения прямолинейной звуковой линии задать на оси симметрии распределение скорости, имеющее равную нулю первую производную в центре сопла (центр сопла — точка на оси симметрии, где скорость равна скорости звука). Практический интерес к соплам с прямолинейной звуковой линией связан с профилированием сопел аэродинамических труб и сопел реактивных двигателей. Сверхзвуковую часть таких сопел можно профилировать независимо от дозвуковой, поскольку прямолинейная звуковая линия является одновременно и характеристикой первого и второго семейств. [c.136]

В работах [17], [79] проведены численные расчеты характеристик сужающихся сопел и с использованием численных расчетов предложен метод выбора контура дозвуковой части с безотрывным обтеканием, который обеспечивает меньшее удлинение сопла и меньшие потери удельной тяги по сравнению с хорошо профилированными (эталонными) сужающимися соплами. [c.71]

В приближении идеального (невязкого и нетеплопроводного) газа исследуется влияние на интегральные характеристики и на форму профилированных сверхзвуковых частей плоских и осесимметричных сопел Лаваля выбора образуюш ей их дозвуковых участков. Сравниваются сопла с плавным входом "и с внезапным сужением "при одинаковых расходах и габаритных ограничениях на все сопло, а не только на его сверхзвуковую часть. В такой постановке, согласно [1], у сопел с внезапным сужением при течении в них идеального газа следует ожидать лучп1ие характеристики. Это подтверждается результатами выполненных расчетов. [c.512]

Сопло с плоской поверхностью перехода через скорость звука. Практический интерес к соплам с прямолинейной звуковой линией связан с профилированием сопел аэродинамических труб и реактивных двигателей. Сверхзвуковую часть в этом случае можно профилировать независимо от дозвуковой, поскольку прямолинейная звуковая линия является одновременно характеристикой и первого и второго семейств. Задать арпоп контур сопла, обеспечивающий прямолинейную звуковую линию, практически невозможно. Для этого необходимо и достаточно, чтобы в минимальном сечении контур сопла и все линии тока имели нулевые первые, вторые и третьи производные [239] С другой стороны, в рамках обратной задачи сопла Лаваля с прямолинейной линией перехода рассчитываются достаточно просто. В случае плоских или осесимметричных течений для этого необходимо и достаточно задать на оси симметрии распределение скорости, имеющее равную нулю первую производную в звуковой точке, например, в виде [c.147]

Как уже отмечалось выше, основными геометрическими параметрами, определяющими величину коэффициента расхода сопел, для конических сужающихся сопел являются угол наклона контура дозвуковой части б р и отноще-ние радиусов или площадей критического и входного сечений для сужающихся профилированных сопел дополнительно к этим двум параметрам [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...