Движение газа перед поршнем

Движение газа перед поршнем [c.278]

Движение газа перед поршнем существенно отличается от его движения за поршнем. Дело в том, что перед поршнем образуются волны сжатия, а не волны разрежения. Это обстоятельство способствует возникновению ударных волн.. В данном случае область движения лежит в первом квадранте плоскости х, 1 (рис. 44). [c.278]

Как мы видели в предыдущем параграфе, кинематика движения газа при обыкновенном взрыве совпадает с кинематикой движения газа перед поршнем и позади него, если поршень движется с постоянной скоростью, приобретаемой мгновенно. С этой точки зрения, обыкновенный взрыв тождествен движению поршня бесконечно малой массы, приобретающего заданную скорость под мгновенным действием заданной разности давления —р . [c.291]

Анализ автомодельных решений уравнений газовой динамики при = О проводится в 2—5 настоящей главы. В них излагаются некоторые результаты известных работ, посвященных автомодельным решениям задач о движении газа перед поршнем и о сильном взрыве в нетеплопроводной среде (см., например, [23, 42, 52—54, 75] и библиографию в этих работах). [c.82]

ЗАДАЧА О ДВИЖЕНИИ ГАЗА ПЕРЕД ПОРШНЕМ В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ [c.99]

Задача о движении газа перед поршнем в общем случае [c.99]

Найдем теперь решение задачи о движении газа перед поршнем (граничные условия вида (3.132), (3.133)). Как и в предыдущем случае, искомое решение получается путем комбинации соотношений (3.138)-(3.140). [c.115]

Таким образом, решение вида (3.141)—(3.144) описывает движение газа перед поршнем при оо < О, т. е. в случае, когда поршень [c.116]

Из приведенных выше формул следует, что движение газа перед поршнем в случае По — О, уд < О описывается волной разрежения, имеющей передний (х = Хо) и задний (х = х[) фронты. В исходных переменных законы движения обоих фронтов и их скорости имеют соответственно вид [c.116]

Характер решения задачи о разлете в вакуум и о движении газа перед поршнем можно выяснить, исследуя уравнение (3.157) на фазовой плоскости (х, а). Физический смысл имеют решения в полуплоскости х О. [c.119]

Рассмотрим теперь задачу о движении газа перед поршнем при /го > О, т. е. решение задачи (3.130) —(3.133). Будем считать, что wo>0 (ао>0), т. е. поршень вдвигается в газ. На плоскости (х О, а) решению задачи (3.130)—(3.133) будут отвечать интегральные кривые, выходящие из точек а = а , расположенных на оси а и проходящие в квадранте х > О, а > О (см. рис. 3.14). Из расположения кривых в этом квадранте следует, что удовлетворить условию а = О, т. с. попасть на ось х в точку х = Хд = nsg, О < So °°> непрерывным образом нельзя. Все интегральные кривые, расположенные в области X > О, а > О, приходят на ось х только в одной точке — в звуковой точке х= 1, а = 0. При этом они обязательно должны перейти через точки поворота — точки пересечения с изоклиной бесконечностей (см. штриховую линию на рис. 3.14). В силу этого непрерывное решение оказывается неоднозначным. Поэтому переход с кривых, выходящих из точек поршня х = 0, 0<а<оона ось X возможен лишь через разрыв газодинамических величин, т. е. через ударную волну. При этом скачки могут происходить из точек квадранта х > О, а > О, абсциссы которых удовлетворяют условию X < 1, т. е. из дозвуковой области. [c.124]

В предыдущей главе было показано, что в случае = О и дТ/дт = О автомодельные решения системы уравнений газовой динамики, описывающие движение газа перед поршнем при ио > 0> и движение, возникшее вследствие мгновенного сильного взрыва, являются разрывными. По начальному фону с нулевой температурой и скоростью распространяется ударная волна. [c.144]

Из формул (4.135) следует, что в отличие от классической газодинамики (Ж 0) сжатие на фронте изотермического разрыва может быть сколь угодно большим. На рис. 4.5 представлен пример газодинамической температурной волны, возникающей при движении теплопроводного газа перед поршнем, с перепадом плотности в глубине фронта 62/61 = 10. Эта величина существенно больше максимального скачка плотности на ударной волне для случая Ж = О (при =0 максимальный скачок определяется величиной (7 + 1)/(7 — 1) = 4 для 7 = 5/3). [c.165]

Мы уже упомянули в начале параграфа простой пример автомодельного движения, возникающего в цилиндрической трубе, когда поршень начинает двигаться с постоянной скоростью. Если поршень выдвигается из трубы, он создает за собой разрежение, и возникает описанная выше волна разрежения. Если же поршень вдвигается в трубу, он производит перед собой сжатие газа, а переход к более низкому первоначальному давлению может произойти лишь в ударной волне, которая и возникает перед поршнем, распространяясь вперед по трубе (см. задачи к этому параграфу) ). [c.515]

Для получения иных употребительных в газовой динамике форм уравнения Бернулли определим скорость распространения в газе малых механических возмущений. Для этого рассмотрим покоящийся газ, заполняющий цилиндрическую трубу с площадью S поперечного сечения справа от поршня (рис. 11.1). Параметры покоящегося газа обозначим ро и ро. Если поршню сообщить внезапное малое перемещение со скоростью Ui, это приведет к уплотнению газа перед ним, повышению давления на Ар = Pi — Ро и плотности на Др = — ро. Возмущение распространится в газе с некоторой скоростью а и по истечении времени охватит область х, а за время dt распространится еще на расстояние dx = adt. Частицы газа в зоне уплотнения приобретут скорость Ux поршня. Чтобы найти скорость а распространения возмущения, используем законы сохранения массы н изменения количества движения. [c.413]

Скорость распространения звука в газе является одним из важнейших понятий газовой динамики. Для ее определения рассмотрим покоящийся газ, заполняющий цилиндрическую трубу с площадью поперечного сечения ш справа от поршня П (рис. 5.1.). Параметры покоящегося газа пусть будут ро и ро. Если теперь поршню сообщить внезапное малое перемещение со скоростью W , то это приведет к уплотнению газа перед ним, повышению давления на величину Др = Pt - Ро и плотности на величину Др = pi - ро- Возмущение распространится в газе с некоторой скоростью й и по истечении времени охватит область а за время dt распространится еще на расстояние dx=adt. Частицы газа в зоне уплотнения приобретут скорость поршня W . Чтобы найти скорость распространения возмущения а, используем законы сохранения массы и изменения количества движения. [c.57]

Чтобы составить общее представление о характере деформации кривой распределения начальных возмущений, рассмотрим опять движение поршня в трубе (рис. 46). Пусть скорость поршня равна и,,, направлена слева направо вдоль положительного направления оси Ох справа от поршня образуется сжатие газа. В момент времени 1 = 1 перед поршнем образовалось возмущение скоростей, которое можно себе представить в виде некоторой непрерывной спадающей кривой и = 1 (ж). В последующий момент времени I = — Ц кривая распределения скоростей и = щ (ж) будет иметь более крутой уклон, так как за промежуток времени точки кривой щ х) [c.148]

Шатун воспринимает от поршня и передает коленчатому валу силу давления газов при рабочем ходе, а также перемещает поршень при вспомогательных процессах. Он совершает сложное плоскопараллельное движение, т. е. движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца. Сила давления газов, воспринятая поршнем, сжимает шатун во время рабочего хода и в конце такта сжатия, а инерционные нагрузки, стремясь оторвать поршень от коленчатого вала, растягивают его. Кроме того, знакопеременное качательное движение вызывает силу инерции, изгибающую шатун в плоскости его качания. [c.29]

Полученные решения, разумеется, справедливы и для поршня в цилиндрической трубе, сжимающего газ перед собой при движении с большой скоростью V. В частности, для воздуха числовой фактор в (13.91) в случае цилиндрической трубы оказывается равным 0,6. [c.212]

При более детальном изучении автомодельной задачи о поршне выясняется, что перед поршнем возникает сферическая ударная волна, распространяющаяся но невозмущенному газу. Если рассмотреть характеристики движения на ударной волне, то радиус Га сферической ударной волны для автомодельной задачи будет величиной, определяемой параметрами [c.409]

При движении вниз поршень сжимает свежую порцию смеси, которая была засосана в картер во время подъема поршня. Сила давления газов передается по шатуну коленчатому валу АВ, который вследствие этого вращается. [c.267]

Лучше всего, пожалуй, в этом можно убедиться, рассматривая движение газа в трубе перед скользящим в ней поршнем сначала при медленном, а затем при быстром его возвратно-поступательном движении. Если поршень за время / медленно передвигается вправо на расстояние х, то находящиеся перед ним частицы газа также передвигаются вправо со скоростью и=хН. Перед поршнем возникает сжатие, распространяющееся вправо со скоростью, равной скорости звука. По мере ускорения движения поршня от него исходят все новые возмущения, распространяющиеся теперь в среде, которая сама движется в том же направлении и в которой к тому же повышено давление, а следовательно, и температура. Поэтому новые возмущения распространяются с большей скоростью и догоняют возмущения, идущие впереди, так что давление в начале волны резко возрастает и здесь возникают большие градиенты давлений. Описанный процесс имеет место лишь при уплотнении среды перед поршнем. Пусть теперь поршень движется справа налево при этом справа от него возникает разрежение газа, распространяющееся вправо, как волна разрежения, хотя сами по себе частицы газа движутся влево. Из-за уменьшения давле ния скорость звука падает, следующее возмущение распространяется вправо медленнее, чем предыдущее, и т. д., так что эти возмущения [c.528]

Используя метод Эйлера, выведите уравнение неразрывности для случая неустановившегося движения газа за цилиндрической ударной волной, возникающей перед так называемым расширяющимся цилиндрическим поршнем (рис.2Л1.4). [c.369]

Заметим теперь, что вследствие истечения газа из области 1 — 2 (рис. 3.2), расположенной позади фронта сильной волны сжатия, давление в этой области со временем убывает. По указанной причине ударная волна, возникшая в неподвижном газе под влиянием единичного сжатия (например, взрыва или смещения поршня), всегда более или менее быстро затухает. И только в том случае, когда источник возмущения не прекращает своего действия, можно получить незатухающую ударную волну. Обнаруженное выше свойство ударных волн распространяться со скоростью, большей, чем скорость звука, приводит к тому, что незатухающие ударные волны образуются перед телом только в тех случаях, когда движение происходит со сверхзвуковой скоростью. Например, при движении в газе с постоянной сверхзвуковой скоростью твердого тела перед последним образуется ударная волна постоянной интенсивности, которая движется с той же скоростью, что и тело. [c.118]

Пусть движением поршня (скорость которого обозначим через w ) в покоившемся первоначально газе, заполняющем цилиндрическую трубу, создается область повышенного давления. На рис. 175 показано схематически распространение возникающей при этом волны сжатия для ряда последовательных моментов времени. После начала движения поршня перед ним (по движению) образуется зона повышенного давления значения давления в этой области меняются от (в сечении и) до Рд (в сечении 0). Вызванные в газе возмущения будут [c.301]

В случае, изображенном на рис. 8, маховик использован еще как передаточный шкив. На него наброшен ремень с натяжениями ветвей и 52, посредством которого движение машины, а вместе с тем и ее работа передается к месту потребления. Движущей силой в двигателе является сила Р, приложенная к поршню. Эта сила создается за счет разности р — ро удельных давлений пара или газа по обе стороны поршня. Движущая сила Р через звенья кривошипного механизма передается на палец кривошипа и здесь создает вращательное или касательное усилие Т. [c.15]

По — п1(у — I). В случае Ж = О при 7г = О течение изэнтропично во всей области, охваченной возмущением температура и плотность на поршне постоянны и отличны от нуля. Изэнтропический режим разделяет движение газа перед поршнем на два типа. При п > О (энтропия на ударной волне возрастает со временем) на поршне температура равна нулю, а плотность бесконечна. В случае 7г < О (энтропия убывает со временем) наоборот — плотность на границе газа с поршнем обращается в нуль, а температура равна бесконечности. [c.148]

Газообразное тело при более высоких значених давления и температуры, чем у окружающей среды, обладает энергией, которую называют потенциальной. При расширении в поршневых двигателях потенциальная энергия газа передается поршню. Однако потенциальную энергию можно использовать и иначе. Если такому газу дать возможность расширяться в особых устройствах — насадках, или соплах (рис. 23), то на выходе из сопла газ будет иметь большую скорость, т. е. большую кинетическую энергию, которая образуется за счет потенциальной. Если этот газ (рис. 24) направить в канал, образованный изогнутыми лопастями (лопатками), то возникают две силы центростремительная, благодаря которой каждая частица газа совершает криволинейное движение, и, согласно третьему закону Ньютона, — центробежная, действующая, как известно из механики, на тела, которые создают криволинейное движение, в данном случае на лопатки. Появившуюся центробежную силу используют для создания двигателя — турбины. [c.173]

Если скорость поршня переменна и направлена в сторону газа, то скорость получается переменной. Малые изменения скорости поршня передаются вперед со скоростью V а (V — скорость газа в области за ударной волной), и так как скорость V + а за фронтом ударной волны больше скорости фронта 2), то обязательно через некоторое время эти возмущения догонят ударную волну и изменят скорость газа за фронтом ударной волны. Из-за этого ударная волна замедляется или ускоряется, а это в свою очередь влияет на величину скачка давления и энтропии. Таким образом, ясно, что за фронтом волны получается движение частиц газа с переменными характеристиками по координате (расстояние до поршня) и по времени. Энтропия в частицах благодаря адиабатичности получается постоянной, но из-за переменной скорости ударной волны 3) энтропия у разных частиц будет различной. Поэтому в области непрерывного движения газа между поршнем и ударной волной не будет баротропии, что видно, например, из формулы [c.385]

Мы будем рассматривать движение газа на той стадии процесса, когда радиус R сферической поверхности разрыва уже мал по сравнению с ее начальным радиусом — радиусом поршня / о- На этой стадии характер движения в значительной степени (ниже будет видно—какой) fte зависит от конкретных начальных условий. Ударную волну будем считать уже настолько сильной, что давлением р газа перед ней можно (как и в предыдущем параграфе) пренебречь по сравнению с давле-инем р2 позади нее. Что касается полной энергии газа, заключенной в рассматриваемой (переменной ) области г R R , то она отнюдь пе постоянна (как будет видно ниже — убывает со временем). [c.563]

Пусть в бесконечной трубе (рис. VI.7) с неподвижным газом в некоторый момент времени мгновенно начинает двигаться поршень П с некоторой конечной скоростью V. Тогда в момент времени ij, мало отличающийся от параметры газа на бесконечности останутся неизменными, а в непосредственной близости перед и за поршнем они будут сущ,ественно отличаться от параметров газа, имеющих место до начала движения поршня. Если труба теплоизолирована от внеишей среды и движение газа будет [c.150]

Если скорость поршня будет больше этой скорости, то между поршнем и газом образуется вакуум, причем скорость истечения в вакуум Пщах в этом нестационарном случае отличается от стационарной максимальной скорости (19) тем, что у последней перед величиной Сд вместо 2 к — 1) стоит множитель У 2 к — 1). Таким образом, например, для воздуха скорость истечения в вакуум при рассматриваемом нестационарном движении оказывается в 5 раз больше, чем в случае стационарного движения. При стационарном движении газа удельная кинетическая энергия истечения в вакуум, согласно (20), точно равна полной энтальпии в резервуаре, из которого происходит истечение в случае же нестационарного истечения кинетическая энергия в 21 к — 1) раз превосходит полную энтальпию. [c.152]

Созданное непосредственно перед поршнем возмущение — сжатие газа — начнет распространяться влево, причем, в силу внезапности перехода порщ-ня от покоя к движению со скоростью V, протяженность начального участка возмущения по оси трубы будет очень мала. В результате известного уже нам явления обгона проходящими через участки более плотного газа волнами возмущения волн в менее плотно. газе, образуется плоская ударная волна, показанная на рис. 40 пунктиром, которая побежит по неподвижному, невозмущенному газу (на рис. 40 влево) с некоторой скоростью 9, оставляя за собою (на рис. 40 справа) возмущенный газ. иыведенный из состояния покоя и приведенный к скорости и = V, одинаковой со скоростью поршня. [c.174]

Чтобы составить общее представление о характере деформации кривой распределения начальных возмущений, рассмотрим опять движение поршня в трубе (рис. 39). Пусть скорость поршня равна Ыо, направлена слева напра1 0 вдо.ть [юложптсльпого направления оси Ох справа от поршня образуется сжатие газа. В момент времени I = ( перед поршнем образовалось возмущение скоростей, которое можно себе представить в виде- некоторой непрерывной спадающей кривой н= (л ). В последующий момент времепп / =/2 > Л кривая распределении скоростей и = И9(л ) будет иметь более крутой уклон, так как за промежуток времени /2 - /1 точки кривой Н (х) сместятся в горизонтальном направлении на отрезки, согласно теории распространения волн первого семе11Ства (волн сжатия) равные [c.177]

Второй режим работы обусловлен применением легкого поршня. В этом случае скорость поршня резко возрастает и может значительно превысить скорость звука в газе, в котором по этой причине обязательно возникнет ударная волна, располагающаяся перед движущимся поршнем. Достигнув диафрагмы, находящейся перед критическим сечением сопла, эта волна отразится от нее и начнет обратное движение по направлению к поршню. В результате многократного отражения ударной волны от диафрагмы и поршня рабочий газ претерпевает неизэнтро-пическое сжатие и сильно разогревается. По достижении заданного давления происходят разрыв диафрагмы и истечение газа через сопло. Исследования показывают, что температура этого газа оказывается значительно выше, чем при использовании тяжелого поршня. При этом применение водорода или гелия в качестве толкающего газа позволяет значительно увеличить скорость движения легкого поршня и за счет этого повысить температуру газа перед соплом. [c.37]

Преимущество газовых турбин перед поршневыми двигателями внутреннего сгорания состоит в отсутствии инерционных усилий, вызываемых возвратно-поступательным движением поршня. Эти двигатели, кроме того, позволяют в небольших по размерам агрегатах создавать большие мощности. Препятствием к применению их в энергетике служат высокие температуры, которые не могут быть использованы при существующих конструкционных материалах. El поршневых двигателях эти высокие температуры газов действуют в течение небольшой доли цикла, в то всемя [c.163]

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) топливо и необходимый для его сгорания воздух вводятся в объем 7ш-линдра двитателя, ограниченный днищем крышки 5, стенками 2 цилиндра и днищем поршня 6 (рис. 5 1). Образующиеся при сгорании топлива высокотемпературные газы оказывают давление на поршень 6 и перемещают его. Поступательное движение поршня через шатун 7 передается установленному в картере коленчатому валу 8 и, таким образом, преобразуется во вращательное движе- [c.220]

Гидравлическая и пневматическая системы автоматизации машин основаны на применении гидро- и пневмомеханизмов, в которых энергия от основного двигателя машины к рабочим органам передается посредством включенного в систему рабочего тела (жидкости, газа). Механическая энергия двигателя преобразуется с помощью насоса в потенциальную или кинетическую энергию рабочего тела. Насос соединяется трубопроводом с вторичным преобразователем энергии — гидро-или пневмодвигателем, который совершает обратное преобразование энергии рабочего тела в механическую энергию ведомых звеньев (поршня — штока, плунжера, лопасти —вала), которые и приводят в движение рабочие органы машины. Автоматическое управление преобразователями энергии, т. е. периодическое включение и выключение их, производится специальными механизмами управления (клапанами, золотниками и др.), потребляющими незначительное количество энергии. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...