Течение в кольцевых соплах

Точные расчеты течения в кольцевых соплах различных схем подтверждают плоский характер течения [27, 118, 155, 188]. В частности, распределение числа М вдоль линии 0 = 0 соответствует распределению числа М при истечении из плоского отверстия с прямолинейной звуковой линией (см. рис. 4.16, кривая 3). Для приближенного расчета этого распределения можно пользоваться формулой [c.172]

При определении координат контуров сопел типа б, в на рис. 4 удобно задавать число Мо и радиусы го, г . Расчет течения про водится вверх по потоку от характеристики АО до достиже звуковой скорости в угловой точке, при этом контур сопла опре ляется как линия тока с расходом, равным расходу через хар теристику АО. Примеры расчетов течений в кольцевых соплах п ведены в [118]. Для приближенного определения координат кон ра по-прежнему можно воспользоваться формулами (4.25) — (4.2 [c.173]

ТЕЧЕНИЯ В КОЛЬЦЕВЫХ СОПЛАХ И КРИВОЛИНЕЙНЫХ КАНАЛАХ [c.153]

Течение в кольцевых соплах [c.153]

При расчете течений в кольцевых соплах и криволинейных каналах можно задавать в качестве кривой I одну из стенок, а распределение давления (скорости) подбирать так, чтобы получалось требуемое течение (в качестве второй стенки выбирается под- [c.153]

Рис. 5.2. Зависимость коэффициента расхода [х от относительной скорости закрутки а в минимальном сечении 1 — закрутка по закону вихря [185], 2 — закрутка по закону твердого тела [175], 5 —закрутка по закону Г( ф) j) [129], 4 — безвихревая закрутка в кольцевом сопле [129], 5 —винтовое течение [41], 6 — винтовое течение, эксперимент [41]

Рис 4 26. Течение в кольцевом осесимметричном сопле с двойным расширением с наклонным минимальным сечением [c.158]

Рис. 5.14. Поля течения в кольцевом радиальном сопле при наличии магнитного поля (а), при наличии и отсутствии магнитного поля (б)

Если на неавтомодельных режимах течения в осесимметричном сопле образуется симметричная кольцевая зона отрыва, то результаты измерения распределения давления на рис. 6.6-6.8 и визуализация течения методой саже-масляного покрытия в сверхзвуковой части трехмерных сопел показывают, что отрыв потока в них происходит несимметрично в различных частях сверхзвуковой части чем больше местный угол раскрытия сверхзвуковой части, тем ближе к критическому сечению располагается отрыв потока. Так, например, распределение давления на рис. 6.8 показывает, что если у сопла с прямоугольным выходным сечением при тг — 3 в плоскости максимального угла раскрытия (б ах = 6°) отрыв потока возникает непосредственно за критическим сечением сопла, то в плоскости минимального угла = -9,5° — течение уже полностью безотрывное, т. е. имеет место автомодельное распределение давления. [c.269]

На рис. 8.2, б изображено кольцевое сопло двойного расширения с двумя угловыми точками. Разгон потока в сопле осуществляется в волнах разрежения ОАО и ОА О. При профилировании такого сопла, реализующего равномерный поток на выходе, необходимо согласованно рассчитывать волны разрежения. Расчет должен вестись одновременно по С -характеристи-кам волны ОАО и С+-характеристикам волны ОА О. Расчет течения в области АА О осуществляет специальная элементарная задача. [c.220]

В лаборатории турбомашин МЭИ введены в эксплуатацию различные стенды влажного пара, ориентированные на экспериментальное изучение следующих основных задач I) механизма конденсации в равновесных и неравновесных течениях влажного пара при больших скоростях и, в частности, скачковой конденсации 2) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде и условий перехода через скорость звука 3) основных свойств дозвуковых и сверхзвуковых течений в каналах различной формы с подробным изучением волн разрежения и скачков уплотнения в эту группу включаются исследования основных энергетических и расходных характеристик сопл, диффузоров и других каналов 4) двухфазного пограничного слоя и пленок, образующихся на поверхностях различных форм 5) течений влажного пара в решетках турбин (плоских, прямых и кольцевых) с подробным изучением структуры потока, углов выхода, коэффициентов расхода и потерь энергии 6) структуры потока и потерь энергии в турбинных ступенях, работающих на влажном паре, с подробным изучением оптимальных условий сепарации влаги из проточной части и явлений эрозии. [c.388]

Вследствие перерезания кольцевая площадь выходного сечения сопловой решетки равномернее заполняется потоком. Равномерность потока, натекающего на рабочие лопатки, возрастает вследствие уменьшения разницы в толщинах выходной кромки сопл по высоте решетки. Однако при этом на среднем диаметре ступени линия раздела двух сопл углубляется внутрь решетки, что, безусловно, приводит к ухудшению режима течения в выходном сечении сопла. Наличием двух противоположных факторов объясняется существование оптимальной степени перерезания сопловых каналов. Исследования ступеней с переменными углами tti показали, что оптимальный угол выхода пара из сопловой решетки составляет 16—18°. [c.132]

Аэродинамические характеристики турбулентных струй и слоев смешения могут быть изменены путем периодического воздействия на течение в их начальном сечении. Такое воздействие может быть реализовано при создании периодического изменения расхода жидкости или газа через сопло, путем вибраций сопла или же возбуждения слоя смешения на кромке сопла с помощью вибрирующей ленточки. Перечисленные способы управления связаны с механическим воздействием на поток, поскольку все они требуют непосредственного воздействия на геометрию устройств, формирующих струйное течение [2.25]. Механизм их воздействия на струю обусловлен периодическим возбуждением струи, вследствие чего в выходном сечении круглого сопла генерируются кольцевые периодические вихри их взаимодействие друг с другом существенно изменяет течение в слое смешения начального участка струи. [c.46]

Поскольку во внешнем акустическом поле, между источником излучения дискретного тона и кольцевым отражателем, расположенным у среза сопла, возникает стоячая волна, то перемещение этого отражателя от среза сопла в направлении против течения в струе влияет на структуру поля [c.188]

Характер изменения профиля скорости за замыкающим скачком типичен для течения при турбулентном перемешивании. Влияние трения у стенок проявляется лишь в сечениях, расположенных за точкой В. Таким образом, расстояние между точкой А т В определяет минимальную длину кольцевого канала постоянного сечения, на которой заканчивается рост статического давления и достигаются минимальные средняя скорость и неравномерность потока. Обозначим длину этого участка через т и назовем ее длиной участка торможения сверхзвукового потока в замыкающем скачке уплотнения. Располагая замыкающий скачок в нескольких сечениях кольцевого канала при разных кольцевых соплах, можно найти зависимость длины т от безразмерной скорости Л01 в ядре потока и параметров пограничного слоя перед замыкающим скачком. Полученные значения т, отнесенные к гидравлическому диаметру кольцевого канала 2Н, приведены на рис. 4 в виде зависимости / 2Н) = /(Л ), где т — среднее [c.466]

О НЕКОТОРЫХ ТЕЧЕНИЯХ СЖАТИЯ В НЕОСЕСИММЕТРИЧНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ СОПЛАХ ) [c.134]

Берем одну гармонику в разложении для X для специальных данных (считаем, что F4 a) = а, Fl a) = 1 в соответствии с (1.16), Ь — числовой параметр). Покажем, что при помощи X из (2.1) можно построить течение в некотором кольцевом сопле в целом . [c.138]

На рис. 3 изображена картина течения в верхней части Х2 кольцевого сопла с X из (2.1) для следующих значений параметров [c.140]

Интересная особенность течения в сопле с цилиндрической обечайкой состоит в образовании на центральном теле местной дозвуковой зоны. Торможение потока вызвано его поворотом против часовой стрелки и уменьшением площади кольцевой трубки тока. Известно 14], что при сверхзвуковом обтекании произвольных задних кромок остроконечных тел вращения второй эффект становится определяющим. В пределах точности счета торможение газа происходило без образования ударных волн. [c.131]

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]

Причина этого, по нашему мнению, состоит в том, что в период бурного развития ракетной техники, когда закладывались традиции конструирования двигателей, еще не было ни достаточно мощных компьютеров, ни адекватной математической теории трансзвуковых течений газа. Поэтому основное внимание было обращено на разработку инженерных методик. Однако их применение для конструирования кольцевого ракетного двигателя было обречено на неудачу. Действительно, характерная особенность такого двигателя состоит в том, что высота критического сечения сопла является малой величиной, пропорциональной расстоянию от оси симметрии (при той же площади критического сечения, что и в обычном сопле). Это означает, что к точности аэродинамического проектирования кольцевого [c.129]

Большинство теоретических работ основываются на гипотезе о радиально-уравновешенном течении, согласно которой можно пренебречь нормальной составляющей скорости. Значительный интерес представляет работа [216], в которой в рамках линейной теории получен интегральный критерий подобия для закрученных течений, а также работа [41], в которой получено аналитическое решение для винтового течения. В последние годы в рамках прямой и обратной задач выполнены исследования закрученных течений в круглых и кольцевых соплах с учетом двумерного характера течения [129, 175, 185]. [c.197]

Вторая типичная задача —это расчет методом характеристик течения в области DA E (рис. 8.1—8.3). Левой границей области является характеристика одного из семейств, на которой заданы все газодинамические параметры. Границы AD и СЕ могут быть жесткой стенкой, линией тока, свободной границей или ударной волной. В пакет включены две элементарные задачи. Одна из них реализует расчет течения между ударной волной и боковой поверхностью тела (рис. 8.3, б). Вторая элементарная задача включает остальные типы границ AD и СЕ. На рис. 8.3, а приведена схема течения в кольцевом сопле на нерасчетном режиме, здесь AD — граница струи. [c.220]

DVRAZV+SME+SHAG осуществляет расчет течения в кольцевом сопле с двумя угловыми точками и заданным контуром сопла н центрального тела (см. рис. 8.2, б). [c.223]

Метод прямолинейных характеристик. Плоский характер течения в кольцевом сопле послужил основой для создания приближенного метода прямолинейных характеристик, согласно которому параметры на характеристиках обоих семейств предполагаются постоянными, а осесимметричность течения учитывается с помопз,ью уравнения для расхода. В частности, координаты верхнего контура сопла е на рис. 4.20 (например, точки N) определяются по формулам [c.172]

На рис. 4.23 нанесены семейства линий тока, линии lF= onsi, звуковая линия (черными точками) и линия 0 = 0 (светлыми точками). Любые из этих линий тока могут быть выбраны за стенки сопла. Течение для соответствует течению в кольцевом сопле с внешним расширением, а течение с r ri — течению в кольцевом сопле с внутренним расширением. [c.155]

Действительно, течение в отдельных участках двигателя носит существенно пространственный и нестационарный характер, при этом важен учет как двухфазности течения, так и неравновесного протекания химических реакций. Однако, как уже отмечалось, даже численное решение полной системы уравнений (1 112)... (1.121) весьма затруднительно, поэтому для изучения некоторых качественных закономерностей необходимо сделать упрощающие предположения. Так, на участке смешения горючего с воздухом можно принять течение стационарным и одномерным, не учитывать физико-химических превращений, но обязательно учитывать двухфазность течения. Состав смеси после воспламенения можно определить по соотношениям равновесной термодинамики. В то же время при расчете параметров в цилиндре при прямом и обратном ходе поршня необходимо учитывать нестационарность течения, неравновесное протекание химических реакций, но можно принять течение однофазным и одномерным. При истечении отработанных продуктов сгорания через клапан течение в канале можно считать стационарным и двумерным по аналогии с течением в кольцевых соплах реактивных двигателей. Конечная цель исследования состоит в определении концентраций токсичных компонент в отработанном топливе, в нахождении их, а также термодинамических параметров смеси, как функций времени и таких параметров двигателя, как степень сжатия, частота вращения, коэффициент избытка окислителя и т. д. [c.231]

На рис. 4.23 представлено поле течения в кольцевом осесимметричном сопле с двoйнJ м расширением с у =0,6 для распределения (4.3) с "со = 0,1 М со=1,9 Ь = 0,21. Расчеты проводились по формулам (3.13). .. (3.16) с Аг з = 0,2 при счете поля с г>г и Д ф=0,Ы0 2 при расчете поля с г<г . Для расчета области течения, расположенной близко к оси, полагалось Ao[)a 10—. [c.155]

В случае малых расходов возможны варианты дозвукового к сверхзвукового разворота потока. На рис, 4.28 представлено течение в радиальном сопле с дозвуковым разворотом потока, при котором сохраняются характерные качественные особенности течений, обнаруженные в кольцевых соплах простых конфигураций (см. предыдущий раздел). Как следует из (4.3), при ст=0 получим значение скорости 1 =1. Эта звуковая точка на I располагалась в месте сопряжения дуги с полупрямой, ортогональной оси симметрии, т. е. в тотее с координатами х=0, у=0,7Б. Полагалось также 1 , = 0,1 М со=1,96 (т. е. на выходе М=3), = 0,18. [c.159]

Опишем цикл предлагаемой установки изображенный на Т, S-н Р, i — диаграммах (рис. 8.20). В предлагаемой установке в вихревой трубе происходит сепарация конденсата — жидкой фазы хладагента и отвод части несконденсировавшегося газа. Как уже отмечалось, вихревая труба выполняет роль конденсатора и расширительного устройства с переохладителем. После процесса охлаждения 2"—2 рабочее тело через завихритель 13 подается в вихревую трубу 3 в виде интенсивно закрученного вихревого потока. В процессе энергоразделения повышается температура у периферийного потока, перемещающегося от соплового ввода за-вихрителя 13 к крестовине 7. Температура периферийных масс газа на 30—50% выше исходной. Этот факт и высокий коэффициент теплоотдачи от подогретых масс газа к стенкам камеры энергетического разделения 14 приводит к интенсификации теплообмена и уменьшению потребной поверхности теплообмена у конденсатора, а, следовательно, обеспечивает уменьшение его габаритов и металлоемкости. В приосевом вихре, имеющем пониженную температуру за счет расширения в процессе дросселирования и вследствие реализации эффекта Ранка, происходит конденсация. Образовавшиеся капли влаги отбрасываются центробежными силами на периферию. Часть конденсата вытекает через кольцевую щель 18 в конденсатосборник, а другая уносится потоком и вытекает через кольцевое коническое сопло 9 в камеру сепарации 4. По стенкам камеры сепарации жидкая фаза хладагента стекает и отводится в испаритель 10. Из испарителя 10 жидкая фаза прокачивается насосом 11 через охлаждаемый объект 12, охлаждает его и возвращается в испаритель 10. Из испарителя 10 паровая фаза через сопло 17 поступает в вихревую трубу в центральную ее часть в область рециркуляционного течения и через коническое кольцевое сопло 9 выбрасывается в се-парационную камеру 4, откуда в виде паровой фазы всасывается вновь в компрессор 1, сжимается до необходимого давления и вновь возвращается через теплообменник 2 на вход в вихревую трубу 3. По межрубашечному пространству 16 между камерой энергоразделения 14 и кожухом 15 циркулирует охлаждающая [c.397]

Аналогичные виды неустойчивости наблюдаются и в начальном участке плоской турбулентной струи. В слое смешения вблизи сопла картина течения и механизм неустойчивости в плоских и круглых струях весьма близки. При x/h = 1-5 неустойчивость течения в начальном участке плоской струи связана с коллективным взаимодействием крупномасштабных вихрей. Наконец, нарушение двумерности этих прямолинейных вихрей вдоль размаха играет ту же роль, что и нарушение азимутальной однородности кольцевых вихрей в круглой струе [1.36,1.37]. [c.25]

Пассивное управление осуществляется за счет изменения начальных условий истечения (режим течения в пограничном слое на срезе сопла, изменение параметров этого слоя, начальная турбулентность потока, начальный масштаб турбулентности) или же изменения геометрии устройства, формирующего струю (форма сопла или диафрагмы с острыми кромками, сопла сложной геометрии прямоугольные, треугольные, эллиптические, кольцевые, многотрубчатые, лепестковые, сопла круглого сечения с генераторами продольных вихрей в их выходном сечении). Пассивное управление позволяет не только изменять топологию крупномасштабных когерентных структур, но при их ослаблении усиливать относительную роль мелкомасштабной турбулентности. Как правило, при пассивном управлении достигается интенсификация смешения, хотя при некоторых слабых воздействиях, приводящих к ослаблению когерентных структур в струе удается получить и противоположный эффект - ослабление перемешивания. [c.40]

Большой объем работ был выполнен по расчету сверхзвуковых течений в плоских и осесимметричных соплах, имеющих плоскую поверхность перехода от дозвуковой скорости к сверхзвуковой. О. Н. Кацкова и Ю. Д. Шмыглевский (1957) рассчитали осесимметричное течение, возникающее при расширении газа от плоской поверхности перехода в вакуум. Решение в малой окрестности поверхности перехода строилось ими в виде-рядов, в остальной части течения для его расчета использовался численный метод характеристик. Подробные результаты этих расчетов приведены-в работе упомянутых авторов (1962). Найденные поля течений могут быть использованы непосредственно для построения сопел с неравномерным потоком в выходном сечении либо в качестве промежуточного участка между поверхностью перехода и спрямляющим течением, приводящим к равномерному распределению параметров газа при выходе его и сопла. Разработанные в ряде работ О. Н. Кацковой, А. Н. Крайко ш У. Г. Пирумова методы позволяют рассчитывать течения в плоских, круглых, кольцевых соплах с учетом термодинамического несовершенства газа, неравновесного характера течения, а также при наличии в газе-частиц конденсированной фазы (А. Н. Крайко, Л. Е. Стернин). [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...