Получение сверхзвуковых скоростей. Сопло Лаваля

Отметим, что формула для скорости остается верной для любой области течения дозвуковой или сверхзвуковой. Форма же сечения сопла для получения сверхзвуковой скорости (сопла Лаваля) совпадает по конфигурации с трубкой Вентури для несжимаемой жидкости. Однако в сопле Лаваля на расчетном режиме работы скорость монотонно возрастает, а давление монотонно уменьшается. [c.124]

И устроены сопла, предназначенные для получения сверхзвуковых скоростей (сопла Лаваля). На фиг. 14.5 показан характер изменения скорости и давления по длине такого сопла. [c.334]

Получение сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля является только одним из возможных способов ускорения газового потока. Л. А. Вулисом обоснованы также методы получения сверхзвуковых скоростей в цилиндрических каналах путем изменения расхода вдоль течения и путем подвода или отвода тепла. Основы этих методов изложены в работах [8, 16]. [c.430]

Существуют различные способы получения сверхзвуковой скорости потока. Кроме сопла Лаваля (геометрическое сопло) имеются расходные, тепловые, механические и другие сопла (не-геометрические). [c.145]

Таким образом, для обеспечения изменения скорости течения сжимаемой среды от докритических (дозвуковых) режимов до сверхкритических (сверхзвуковых) сечение сопла по длине канала должно сначала уменьшаться от fi до /ты, а затем расширяться до выходного сечения /а. Такое комбинированное сопло впервые было предложено шведским инженером К. Г. Лавалем в 80-х годах прошлого столетня для получения сверхзвуковых скоростей пара. В настоящее время сопла Лаваля применяют в реактивных двигателях самолетов и ракет [3] (рис. 8.5). [c.107]

На основании анализа (10.28) можно сделать вывод о том, что для получения сверхзвуковой скорости потока сопло должно быть комбинированным, т. е. состоять из двух частей первая часть — суживающаяся, вторая—расширяющаяся. Комбинированное сопло также называют соплом Лаваля по имени автора—шведского инженера К. Г. Лаваля (1845—1913). Максимальный расход газа через сопло Лаваля определяется поперечным сечением горловины — самой узкой части сопла в месте перехода суживающейся части в расширяющуюся, т. е. по формуле ( 0.26). [c.111]

На рис. 10.5, а изображена схема комбинированного сопла (сопла Лаваля) для получения сверхзвуковой скорости процесс расширения газа должен проходить без отрыва от стенок опытами установлено, что это условие выполняется, если угол конусности расширяющейся части сопла р=10...12°. [c.111]

Канал, в котором возможно получение сверхзвуковой скорости истечения, называется соплом Лаваля (рис. 23). Оно состоит из сужающейся и расширяющейся частей. В сужающейся части скорость увеличивается от начального значения до скорости звука. В том месте, где достигнута скорость звука, сопло имеет минимальное или критическое сечение В расширяющейся части достигается сверхзвуковая скорость. Параметры газа, которые он имеет в критическом сечении, называются критическими. [c.71]

Для получения сверхзвуковой скорости используют сопло Лаваля, которое состоит из суживающейся и расширяющейся частей (рис. 11.2). Изэнтропическое течение газа через сопло Лаваля рассчитывают по формулам (11.6)-(11.9). Если в наименьшем сечении сопла скорость течения газа равна скорости звука, то массовый расход определяют по формуле (11.14), где если же скорость в этом сечении [c.171]

Сопло Лаваля. Для того чтобы газ мог вытекать из сосуда с определенной сверхзвуковой скоростью, насадок должен иметь специальную форму. Насадок. служащий для получения сверхзвуковой скорости, называется соплом Лаваля. [c.521]

Такое комбинированное сопло, состоящее из суживающейся и расширяющейся частей, впервые было применено для получения сверхзвуковых скоростей истечения газа шведским инженером Лавалем в 80-х годах прошлого столетия, поэтому сопла такого типа называются соплами Лаваля. [c.287]

Следовательно, для того чтобы разогнать дозвуковой поток до сверхзвуковой скорости, необходимо сначала суживать трубу, а затем расширять. Переход через скорость звука (М = 1) может произойти только в минимальном сечении трубы, так как при М = 1 только при йР = а левая часть уравнения (3.23) не становится бесконечно большой. Такие трубы (или каналы) называются соплами Лаваля, он впервые применил их в паровых турбинах для получения сверхзвуковых скоростей. [c.38]

Для получения сверхзвуковых скоростей истечения, как указано в п. 1.11.3, необходимо применение сопла Лаваля (см. рис. 1.55). Элементарный расчет такого сопла, основанный на одномерной теории, состоит в определении площадей минимального (критического) сечения S и выходного сечения 5] (рис. 1.55). Заданными считаются массовый расход Gfl. параметры торможения и скорость на выходе М]. Полагая Gq -G,, площадь S, определяем по формуле (1.124) [c.65]

Советским ученым Л. А. Вулисом [51] были предложены принципиально иные способы получения сверхзвуковых скоростей. Для уяснения существа метода Вулиса рассмотрим некоторые особенности течения газа по геометрическому соплу — соплу Лаваля (фиг. 14. 8,а). [c.337]

Канал, в котором возможно получение сверхзвуковой скорости, называется соплом Лаваля по имени шведского инженера, предложившего это сопло для получения сверхзвуковой скорости в струе пара, работающей в турбине. [c.171]

Из термодинамики и газодинамики известно, что в трубе постоянного сечения скорость газа не может превысить скорость звука. Звуковая скорость устанавливается в выходном сечении трубы. Для получения сверхзвуковых скоростей необходимо установить перед трубой сопло Лаваля, з котором поток раз- [c.233]

Из формулы (48) и табл. 2 следует, что для получения сверхзвуковой скорости па выходе из сопла, если на его входе скорость близка к пулю (или дозвуковая), необходимо специально профилировать сопло оно должно сужаться на начальном участке, а затем расширяться. При достаточно большой разности давлений скорость потока в самом узком сечении сопла станет равной местной скорости звука, а дальнейшее ускорение сверхзвукового потока будет происходить па расширяющемся участке. Работающее так сопло называют соплом Лаваля и применяют в паровых и газовых турбинах, реактивных двигателях, ракетах. [c.26]

Такое комбинированное сопло называется соплом Лаваля по фамилии шведского инженера К.Г.Лаваля, разработавшего в 80-х годах прошлого столетия теорию сопла и впервые применившего его для получения сверхзвуковой скорости пара. [c.117]

Для получения сверхзвуковой скорости струи газа ее пропускают через сопло Лаваля, представляющее собой канал со сходящимся и расходящимся участками. Переход к сверхзвуковому течению происходит в самом узком сечении такого канала. [c.490]

Действие сопел с косым срезом при небольщих противодавлениях вследствие расщирения струи (из-за поворота струи на выходе из сопла) аналогично действию сопел Лаваля, чем и объясняется возможность получения в этих соплах сверхзвуковых скоростей. В наиболее узком сечении сопла с косым срезом (сечении СВ) скорость течения газа меньше местной скорости звука (при больших противодавлениях) или равна ей (при малых противодавлениях) в последнем случае давление газа в сечении СВ равно критическому. [c.321]

Как было показано выше, заставив газ протекать под действием достаточно большого перепада давлений сначала через суживающееся, а затем через расширяющееся сопло, можно осуществить течение с непрерывно возрастающей скоростью и достичь на выходе из сопла скорости истечения, большей скорости звука. Сопло, состоящее из комбинации суживающихся и расширяющихся насадок, называют по имени его изобретателя соплом Лаваля. Сопла Лаваля находят широкое применение для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах, в реактивных двигателях и т. п. [c.344]

Полученные уравнения (5.42), (5.44), (5.46) эквивалентны и выбор их должен определяться только простотой получения решения. Прежде чем приступить к решению уравнений, сделаем некоторые общие замечания об их свойствах. Все полученные уравнения нелинейны, так как в них искомые функции входят не в первой степени, что, как известно, чрезвычайно затрудняет получение решений. Кроме того, напомним, что согласно определению (5.39) на звуковой линии 5 = О, з < О соответствует дозвуковому, а 5 > О — сверхзвуковому потоку. Тогда легко заметить, что все основные уравнения [например (5.44) ] в дозвуковой области эллиптического типа, а в сверхзвуковой — гиперболического. Это также осложняет решение, так как методы его получения различны для эллиптических и гиперболических уравнений. Следует отметить, что задача о трансзвуковом потоке даже после упрощений остается одной из самых сложных в газовой динамике. Эти замечания касаются сложности решения краевых задач. Некоторые частные решения, имеющие практическую ценность, строятся достаточно просто. Рассмотрим два таких решения, которые позволяют выяснить особенность перехода через скорость звука в сопле Лаваля. [c.133]

Сопло Лаваля предназначено для получения сверхзвукового потока. Оно состоит из сужающейся и расширяющейся частей. Во избежание срыва пограничного слоя конусность расширяющейся части (диффузора) должна быть не более 8 12 В самом узком сечении сопла скорость может достигать звуковой, и тогда эго сечение называется критическим. На рис. 5.5 представлено сопло Лаваля, изменение его живого сечения и массовой скорости т по длине j и из- [c.73]

Большой практический интерес представляет построение так называемого сопла Лаваля. Здесь речь идёт о получении в трубе, в лабораторной обстановке, сверхзвукового потока, который был бы в некоторой области трубы постоянным по величине (заданной заранее) и направлению. Задача эта распадается на две части во-первых, требуется получить сверхзвуковой поток, во-вторых, надо сделать этот поток равномерным. Получение сверхзвукового потока основывается на том факте, что если мы находимся за пределами критической скорости, то при увеличении скорости трубки тока будут расширяться (в то время как при дозвуковых скоростях трубка тока тем уже, чем больше скорость) (см. 8 этой главы). Если поэтому нам удастся, всё увеличивая скорость вдоль трубы (путём сужения трубы), достигнуть в некотором сечении трубы критической скорости и если затем мы заставим нашу трубу в направлении потока расширяться, то мы и окажемся в области сверхзвуковых скоростей. Как практически это достигается, мы разберём позже ( 21), тогда же мы увидим, какого рода трудности здесь встречаются. Сейчас же предполагаем, что, например, А Вд (рис. 29) есть сечение трубы (ось трубы совпадает с осью Ох), в котором скорости равны критической. Плавным расширением добьёмся того, что на оси трубы (последнюю мы считаем симметричной относительно оси Ох) получится нужная нам величина скорости. Предположим при этом, что в нашей трубе не возникло никаких поверхностей сильного разрыва (см. 21). Пусть нужная нам величина v, скорости получилась в точке А на оси Ох. Теперь попробуем сделать так, чтобы, начиная от некоторого сечения трубы, скорости всех точек были далее направлены вдоль оси трубы и равны в точности v,. Нам придётся для этого подобрать форму контура трубы, начиная от некоторой точки. Именно [c.75]

Соплом Лаваля называется устройство для получения потоков газа большой скорости. Как следует из одномерной теории, сопло имеет вид канала переменного сечения, который вначале сужается, а затем расширяется. На выходе из канала при выполнении определенных условий образуется поступательный поток газа большой сверхзвуковой скорости. [c.116]

На участке от входа в сопло АВ до сечения СЕ канал сопла выполняется сужающимся. Но благодаря наличию полуоткрытой части канала DE сопло при отношении давлений, меньшем критического, работает как сопло Лаваля, обеспечивая. получение в косом сечении D сверхзвуковых скоростей. [c.185]

Осесимметричное сверхзвуковое сопло Лаваля. Построение сопла Лаваля для получения равномерного сверхзвукового потока с осевой симметрией во многом аналогично задаче построения сверхзвукового сопла для плоского потока, рассмотренной в предыдущей главе. В меридианной плоскости X, у нам необходимо знать течение в сопле вплоть до линии А А (рис. 89), причем во всех точках линии скорость должна быть сверхзвуковой. [c.379]

Сопло Лаваля. Для полного использования внутренней энергии газа необходимо за соплом получить сверхзвуковую скорость. Однако в суживающихся соплах удельный объем газа 02, достигнув критического значения Окр, не может больше увеличиваться из-за суживающегося профиля сопла. Поэтому скорость истечения газа Сг может быть меньше или равна скорости звука. Для того чтобы за соплом получить сверхзвуковую скорость, нужно иметь за ним давление меньше критического. Это достигается только применением комбинированного сопла, называемого соплом Лаваля по имени ученого, впервые применившего такое сопло для получения высоких скоростей газа. [c.145]

Режимы истечения из сопла Лава я и тяга реактивного двигателя. При постоянном давлении Рн окружающей среды рассмотренные режимы работы сопла Лаваля можно получить с помощью изменения полного давления р от его расчетного значения. При сверхзвуковом течении в расширяющейся части приведенная скорость в любом сечении х сопла определяется только отношением площадей д Хх) =8 1/8х. Поэтому, при увеличении р на входе в сопло, статическое давление рх=Р п(Хх) повысится во всех сечениях и установится режим недорасширения Рс>Рн, а при уменьшении р —режим перерасширения. На режиме недорасширения, полученном за счет увеличения давления торможения, тяга возрастет, по сравнению с тягой на расчетном режи- [c.253]

Для стационарных вязких смешанных (с переходом через скорость звука) внутренних и внешних течений получены упрощенные двумерные уравнения Навье-Стокса гиперболического типа в результате специального расщепления фадиента давления вдоль доминирующего направления потока на гиперболическую и эллиптическую составляющие. Применение этих уравнений продемонстрировано на расчете течений в сопле Лаваля и на задаче сверхзвукового обтекания затупленных тел. Полученное гиперболическое приближение хорошо описывает взаимодействие потока с обтекаемыми поверхностями для внутренних и внешних течений и применимо в широком диапазоне чисел Маха при умеренных и больших числах Рейнольдса. Приведены примеры расчетов вязких смешанных течений в сопле Лаваля с большой продольной кривизной горла и в ударном слое около сферы и затупленного по сфере цилиндра большого удлинения. В новой постановке решена задача об определении коэффициента сопротивления холодной и горячей сферы в сверхзвуковом потоке воздуха в широком диапазоне числа Рейнольдса. Обнаружен эффект снижения сопротивления сферы при охлаждении ее поверхности в случае малых и умеренных чисел Рейнольдса. [c.30]

Для получения сверхзвуковой скорости в выходном сечении сопла Лаваля нужно располагать определенными величинами отношений давлений PolP и площадей F -JF . , к-рые выражаются через число М I Б случае адиабатич. расширения газа в С. имеют иид [c.582]

Возможность перерасширения сверхзвукового потока в сопле Лаваля широко используется в аэродинамических трубах для получения сверхзвуковых скоростей п Хс) =рс1р больших, чем это соответствует располагаемому отношению давлений я(Лн) = [c.252]

Для получения скоростей истечения выше критических (сверхзвуковые скорости) применяется расширяющееся сопло, или сопло Лаваля (рис. 77). В минимальном сечении сопла Лаваля скорость движеш1Я газа равна к )нти- [c.211]

Задача 11.25. Для получения сверхзвукового потока воздуха с козф-фициентом скорости X = 1,65 на выходе служит сопло Лаваля. Площадь критического сечения = 20 см (см. рис. 11.2). Воздух из сопла вытекает в атмосферу с давлением 0,1 МПа. [c.180]

В соплах Лаваля с косым срезом при малых скоростях расширения в сверхзвуковой части также возникает конденсационная нестационарность. Однако количественные характеристики нестационарного процесса имеют существенные особенности. Т , приведенные на рис. 6.13 зависимости амплитуд пульсаций Арст а) резко отличаются от кривых на рис. 6.8, полученных для сопла с прямым срезом. На режимах еа 0,48 амплитуды Аре/ фиксируемые датчиком 2, качественно меняются в зависимости от ба так же, как и для сопла 1 (см. табл. 6.1). Максимальные значения Арст отвечают режиму еа = 0,48. В области / (еа 0,5) резонансное возрастание Арс/ в косом срезе (датчик 4) отвечает интервалу с, = 0,34- 0,47 в этой области режимов частота перемещений конденсационного скачка кратна частоте пульсаций в зонах отрыва 5i и и, следовательно, частоте перемещений скачка в косом срезе [c.213]

С конца бО-х годов наряду с методом характеристик для расчета сверхзвуковых течений в ЛАБОРАТОРИИ интенсивно развивались методы расчета нестационарных течений, а на их основе с использованием процесса установления - стационарных смешанных (с переходом через скорость звука) течений. Для таких расчетов в качестве базовой была взята монотонная разностная схема, предложенная С. К. Годуновым в 1959 г. [15] для расчета нестационарных течений. В основе численной реализации этой схемы (далее схемы Годунова -СГ) лежит решение задачи о распаде произвольного разрыва, в силу чего СГ получила название раснадной . К концу бО-х годов в аэро- и газодинамических приложениях были известны лишь единичные примеры ее применения. К тому же полученные в них результаты не отличались высоким качеством по сравнению с результатами, полученными в те годы другими методами. В противоположность этому первая же выполненная в ЛАБОРАТОРИИ работа по применению СГ ([16, 17] и Глава 7.2) к решению прямой задачи теории сопла Лаваля продемонстрировала несомненные достоинства указанной схемы. Существенным моментом для успеха применения СГ для расчета смешанных течений стало обнаружение ситуаций, при которых в задаче о распаде разрыва граница разностной ячейки попадает в волну разрежения. Такие ситуации неизбежно возникают вблизи звуковых линий при расчете смешанных течений методом установления. Однако в двумерных задачах они, снижая точность результатов, оставались незамеченными. Указанная возможность была обнаружена при решении в одномерном приближении задачи о запуске ударной трубы переменной площади поперечного сечения ([18] и Глава 7.3). Предложенный тогда же элементарный способ учета подобных ситуаций стал неотъемлемой принадлежностью любых реализаций раснадных схем. [c.115]

Аналогично рассматривая течение газа на цилиндрическом участке сс100 и в сопле Лаваля ООСО правее сечения 00, можно заключить, что для получения на выходе из цилиндрической трубы той же сверхзвуковой скорости, что и в выходном сечении сопла, необходимо на участке трубы между сечениями 00 и ей обеспечить непрерывное уменьшение секундного расхода газа и его энергии. [c.338]

Истечение сверхзвуковой струи в пространство с пониженным давлением. Пусть в сопле Лаваля круглого сечения получен равномерный сверхзвуковой поток со скоростью и давлением Ру. Этот поток вытекает в свободную атмосферу с более низким давлением Ра < Рх- В области АуАВ образовавшейся газовой струи, ограниченной прямыми характеристиками АВ и АуВ, поток останется однородным (рис. 91). Около окружности выходного отверстия происходит течение расширения, так как на границе струи давление должно равняться внешнему давлению р, . Скорость на поверхности образовавшейся осесимметричной струи 2 постоянна и определяется из интеграла Бернулли [c.382]

При ускорении газового потока вследствие расширения газа возможен переход скорости потока через скорость звука. Сопло, обеспечивающее получение сверхзвукового потока, иазывается сверхзвуковым соплом, или соплом Лаваля. [c.90]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...