Звуковые (сужающиеся) сопла

З.З.4.1. ЗВУКОВЫЕ (СУЖАЮЩИЕСЯ) СОПЛА [c.116]

Звуковое (или сужающееся) сопло. Сужающаяся часть сопла может быть конической (рис. 2 Л а), либо выполненной в виде профилированного контура (рис. 2.16). На срезе этих сопел скорость истечения газа равна скорости звука. [c.40]

Рис. 3.22. а — коэффициент тяги звукового сопла [127] б — прирост тяги двигателя с идеальным сверхзвуковом соплом по сравнению с сужающимся соплом [71] в — коэффициент тяги сопел, [127] г — коэффициент тяги эжекторных сопел [140] [c.87]

Первая иллюстрация обобщения неоднократно проводимых измерений тяговых характеристик сужающихся сопел дана на рис. 3.56 в виде сравнения измеренных потерь тяги эталонных (0кр = 0) и звуковых сужающихся сопел с 0 р = 90° в зависимости от степени понижения давления в соплах тг . [c.119]

Для исследованных звуковых сужающихся сопел с различными контурами в диапазоне тг > 2 реактивная струя находится на режиме недорасширения (рис. 3.56) и все рассуждения с использованием одномерной теории и понятия эквивалентной площади среза сопла при анализе характеристик сверхзвуковых сопел справедливы и для звуковых сопел. [c.135]

Важное практическое значение имеют условия непрерывного перехода через критическое состояние. Необходимым условием для непрерывного перехода через критическое состояние (через звуковую скорость) является наличие в трубе экстремального сечения, в котором dS = 0. Тогда при М = 1 в этом сечении du/dx может иметь конечное значение, т. е. переход дозвукового потока в сверхзвуковой может быть осуществлен только в трубе с минимальным сечением (рис. 11.2, а). В такой трубе, получившей название сопла Лаваля, дозвуковой поток ускоряется в сужающейся части (конфузоре) и, если минимальное (критическое) сечение надлежащим образом рассчитано, то в нем достигается звуковая скорость, а в расширяющейся части происходит дальнейшее ускорение уже сверхзвукового потока. [c.420]

Важное практическое значение имеет вопрос об условиях непрерывного перехода через критическое состояние. Нетрудно заключить, что такой переход дозвукового потока в сверхзвуковой может быть осуществлен только в трубе с минимальным сечением (рис. 206, а). В такой трубе, получившей название сопла Лаваля, дозвуковой поток ускоряется в сужающейся части (конфузоре), и если минимальное (критическое) сечение надлежащим образом рассчитано, то в нем достигается звуковая скорость, а в расширяющейся части происходит дальнейшее ускорение уже сверхзвукового потока. Очевидно, такое преобразование дозвукового потока в сверхзвуковой невозможно в трубе с максимальным сечением (рис. 206, б), так как дозвуковой поток, поступающий в расширяющуюся часть (диффузор), тормозится в ней и в экстремальном сечении имеет не только не звуковую, но даже меньшую, чем на входе, скорость. В сужающейся части поток снова ускоряется, однако звуковая скорость может быть достигнута только в выходном сечении. Представляет также интерес вопрос о торможении газовых потоков. Нз следствий 1 и 2 уравнения Гюгонио следует, что дозвуковой поток можно затормозить рас-444 [c.444]

Для того чтобы в выходном сечении канала устанавливалось давление окружающей среды, меньшее критического, канал должен постепенно расширяться. Скорость истечения газа в окружающую среду будет больше звуковой, так как давление, устанавливающееся в выходном сечении канала Рг, меньше критического. Для получения скорости истечения газа, большей скорости звука, необходимо сначала в сужающемся канале снизить давление до критического, а затем в расширяющемся канале дополнительно снизить давление от критического до давления окружающей среды. Подобный канал, называющийся соплом Лаваля, показан на рис. 2.30. [c.119]

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]

Введение. В [1] в приближении идеального газа в качестве оптимальных (реализующих максимум тяги при заданной длине всего сопла, а не только его сверхзвуковой части) исследованы сопла, отличающиеся от сопел традиционной формы заменой плавно сужающейся входной части внезапным сужением. Благодаря этому длина сверхзвуковой части увеличивается до максимально возможной величины. При сохранении расхода за счет увеличения площади минимального сечения это вместе с положительным влиянием неравномерности потока в окрестности звуковой линии на критический удельный импульс [2] обеспечивает преимущество таких сопел над традиционно используемыми соплами с плавным сужением. [c.331]

Наряду с профилированием только сверхзвуковой части сопла рассмотрена и фактически решена задача ([23] и Глава 4.13) одновременного профилирования до-, транс- и сверхзвуковой частей сопла, которые, примыкая к заданной цилиндрической камере сгорания, реализуют максимум тяги при фиксированных расходе и полных параметрах газа, общих габаритах, включающих длину всего сопла, а не только его сверхзвуковой части, и противодавлении. Показано, что в полной постановке общепринятые плавно сужающиеся дозвуковые части заменяются внезапным сужением - дозвуковой частью нулевой длины. В результате увеличивается длина сверхзвуковой части. Это вместе с сильной неравномерностью в минимальном сечении, которая, согласно 24], увеличивает удельный импульс звукового потока, при реальных длинах дает заметный прирост тяги. [c.364]

Издавна на вершине трубы для увеличения ее тяги приделывали поперечный отрезок сужающейся-расширяющейся трубы (трубка Вентури), поскольку знали из опыта, что там, где больше скорость, там меньше давление поэтому путем сужения поперечной трубки Вентури увеличивали в ней скорость воздуха, чем уменьшали давление на вершине тяговой трубы. Можно ли, суживая трубку, достигнуть в ней бесконечно больших скоростей Только из основ газовой динамики стало известно, что увеличить скорость газа в сужающейся трубе до бесконечности нельзя можно его разогнать лишь до звуковой скорости. И замечательно, что для того, чтобы увеличить скорость в трубе после достижения звуковой скорости, надо трубу расширять Этот неожиданный вывод теории явился фундаментом для проектирования газовых и паровых турбин (сопло Лаваля). [c.26]

Множество точек, в которых = О, состоит из прямой ф = О (ось симметрии) и параболы (р = — А/6)ф это означает, что в физической плоскости сопло имеет вид сужающегося-расширяющегося канала, причем критическое сечение сопла (прямая, ортогональная оси симметрии, проведенная в наиболее узком месте канала) не совпадает со звуковой линией. Это означает, что решение (9) описывает класс течений в сопле Лаваля с криволинейной звуковой линией, причем в связи с тем, что параметр А А ф 0 А ф оо характеризует ускорение потока в центре сопла, решение (9) дает приближенное описание в окрестности центра сопла с конечным ускорением потока. [c.58]

Принципиальная схема течения газа в сопле приведена на рис. 3.. Дозвуковой поток, поступающий в симметричный канал, разгоняется до звуковой скорости в сужающейся части канала. Звуковая линия АК в общем случае криволинейная, пересекает критическое сечение канала МН (штрихи) так, что точка К (центр сопла) находится вниз по потоку от МН. Минимальная область влияния смешанного течения (М-область) состоит из области дозвуковых скоростей и треугольника АВК ВК — характеристика второго семейства, выпущенная из центра сопла). К М-области примыкают области сверхзвукового течения (вырожденного в точке К) ъ характеристических треугольниках ВС К (I). КС О (П), СВЕ (Ш). В треугольнике Ш с прямолинейной характеристикой первого семейства ВЕ поток выравнивается если сопло плоское, то течение в нем имеет характер простой волны, т. е. все характеристики первого семейства в нем прямолинейны. [c.79]

Таким образом, сверхзвуковое сопло, предназначаемое для получения сверхзвукового потока, должно состоять из сужающейся дозвуковой) и расширяющейся сверхзвуковой) частей (фиг. 45). В узком сечении сверхзвукового сопла критическом сечении) скорость потока равна звуковой. [c.101]

При увеличении Ра давление р растет и р ро при Ра °°. На практике, однако, наличие пограничного слоя не позволяет получить звуковой скорости в минимальном сечении при исчезающе малой разнице между давлением торможения и давлением в среде, куда происходит истечение. Тем не менее в соплах Лаваля с расширяющейся частью экспериментально удается получать скорость звука в минимальном сечении при давлениях торможения, лишь в 1,1 —1,2 раза превышающих давление в окружающем пространстве, в то время как для получения скорости звука в сужающемся канале прп течении двухатомного газа давление торможения должно в 1,89 раза превышать внешнее давление. [c.44]

Представленные выше результаты относятся к течению типа Мейера, когда в потоке существует поверхность перехода через скорость звука, простирающаяся от стенки сопла до оси. Проследим трансформацию течения в сужающейся части сопла при увеличении перепада давления, т. е. переход от течения Тейлора к течению Мейера. На рис. 4.15 изображены звуковые линии в сопле с / 2 = 2 в течении Тейлора при задании скорости на оси сопла в виде [c.143]

Вторая ступень эжектора соответствует схеме звукового эжектора с периферийным кольцевым подводом эжектирующего газа и камерой смешения, имеющей небольшой начальный сужающийся конический участок (испытанное сопло № 2 — см. фиг. 2 стр. 83 настоящего сборника). Таким образом, применение указанных щелевых вставок позволило выполнить двухступенчатый эжектор без изменения общей конструкции одноступенчатой эжекторной установки. [c.118]

Потеря давления в камере постоянного сечения бывает наибольшей тогда, когда скорость к концу сгорания достигает звуковой величины. Это может иметь место только в камерах, не имеющих сужающегося выходного сопла (S4=Ss Хз=Т4=1)- [c.265]

Основная задача регулируемых реактивных сопел — в соответствии с изменением режима работы двигателей или режима полета летательных аппаратов — обеспечить различный уровень требуемой тяги путем изменения площади проходных сечений сопла, т. е. путем изменения расхода воздуха (газа) через двигатель или сопло. На рис. 2.3 показаны некоторые наиболее распространенные способы регулирования проходных сечений сопел различных схем. В простейшем звуковом сопле (рис. 2.3а) изменение площади проходного (критического) сечения сопла осуществляется путем перемещения относительно неподвижной точки подвески венца сужающихся створок (сужение или расширение створок и соответственно уменьшение или увеличение площади проходного сечения сопла). [c.43]

На незапертых режимах течения в сужающихся звуковых соплах коэффициенты расхода в соответствии с рис. 3.8 уже зависят от перепада давления в соплах и для соответствующего варианта сопла уменьшаются с уменьшением степени понижения давления. [c.73]

Характерная особенность наблюдается при визуализации с помощью теневого прибора и методом саже-масляного покрытия истечения реактивной струи из эталонного звукового сопла (в р = 0) и сужающегося звукового сопла с [c.117]

Несмотря на многообразие реактивных сопел с центральным телом, принцип разгона в них газового потока до сверхзвуковой скорости остается таким же, как и в обычных сверхзвуковых соплах — геометрическим дозвуковой поток разгоняется до звуковой скорости в сужающемся до критического сечения сопла канале, а затем в расширяющемся канале поток достигает заданной сверхзвуковой скорости. [c.175]

Сопло — важнейшая часть двигателя. Именно в нем заложен секрет высоких скоростей истечения. Обратите внимание на его форму сопло сначала сужается, затем расширяется. На первый взгляд это противоречит нашему повседневному опыту. Действительно, поливая цветы из шланга, мы сплющиваем его конец, чтобы получить скорость струи побольше. Казалось бы, и для газа, чтобы разогнать его, следует использовать сопло сужающейся формы. Это правильно, но только до тех пор, пока скорость газа не достигнет звуковой. А вот дальше, как бы мы ни уменьшали сечение струи, увеличить скорость не удастся при сверхзвуковой скоро- [c.18]

Исходя из этих соображений, для изменения сечения канала получим различные результаты в зависимости от того, больше или меньше звуковой скорость потока. Для большей ясности рассмотрим изменение давления и скорости в некотором сопле, которое согласно рис. 160 состоит из сужающейся части и симметрично расположенной вслед за ней расширяющейся части. Обозначим входную [c.241]

Так как газ входит в сопло со скоростью, уже превышающей скорость звука, в сужающейся части скорость падает и давление возрастает. Так как скорость и в самом узком сечении остается выше звуковой, то в расширяющейся части, как показывает рис. 160,в, поток снова ускоряется из-за падения давления. [c.242]

Пусть в сопло указанной конфигурации (рис. 206, а) поступает дозвуковой поток газа. Согласно уравнению Гюгонио в сужающейся (конфузорной) части скорость газа будет возрастать, а давление и плотность падать. Если в минимальном сечении (горле) скорость не достигнет критической, то в расширяющейся (диффузорной) части дозвуковой поток газа будет тормозиться, давление и плотность — возрастать и на выходе установится значение М < 1. Такой режим течения установится, если давление на выходе из сопла (противодавление) больше, чем некоторое граничное Рхгр, при котором в горле сопла устанавливаются критические параметры течения. Если теперь противодавление будет уменьшаться, то так как весь поток дозвуковой, возмущения в виде малых понижений давления будут распространяться вверх по течению, скорость потока во всех сечениях будет возрастать и при значении противодавления в горле будет достигнута звуковая (критическая) скорость и соответствующие ей значения р,,, Т . При этом режиме в диффузорной части происходит торможение потока от значения М = 1 в горле до некоторого Мх <1 — на срезе сопла. Если же противодавление далее уменьшится до значения р < р гр. то уменьшится давление и во всей диффузорной части. Но в горле давление не может сделаться меньшим, чем р, по причинам, которые мы выяснили, изучая истечение через сужающееся сопло. Поэтому на некотором участке диффузорной части, начиная от горла, поток получит возможность расширения и там установится сверхзвуковое течение. Однако, если давление Р1 на срезе недостаточно мало, то вблизи выхода поток будет все еще дозвуковым. Сопряжение сверхзвукового потока за горлом с дозвуковым вблизи выхода происходит в виде скачка уплотнения, который мы будем приближенно считать прямым. При дальнейшем понижении противодавления скачок уплотнения будет перемещаться внутри сопла к его выходному сечению и при некотором расчетном давлении Рхра ч расположится за срезом сопла. При этом значении противодавления на срезе устанавливается скорость, соответствующая расчетному значению числа Мхрасч > 1. При дальнейшем понижении противодавления поток будет на некотором участке вне сопла продолжать расширяться, а переход к дозвуковому режиму и полному торможению будет осуществляться через сложную систему косых скачков уплотнения. [c.453]

Различают три вида сопел — цилиндрические, сужающиеся и расширяющиеся. Сужающиеся сопла могут быть коническими или пме1-ь криволинейный профиль. Наибольшая скорость истечения струи из сопла, т. е. звуковая скорость, достигается в цилиндрических и сужающихся соплах, при так называемом критическом давлении перед соплом. Теоретически это давление равно 0,894 ати. Для практических случаев его следует принимать равным 1—1,5 ати. Плавность построения профиля сопла оказывает лишь влияние на характер и величину завихрений в истекающей струе, что сказывается и на процессе резки. Таким образом, цилиндрические и сужающиеся сопла теоретически н практически выгодно применять для резки при рабочем давлении перед соплом 1—1,5 ати. [c.180]

Если на выходе из камеры сужающегося сопла нет, то скорость после сгорания в цилиндрической трубе может достичь звуковой величины. Если 5з=54кр, то Хз=1. Это — наибольшее возможное значение приведенной скорости потока в камере постоянного сечения. [c.265]

Критический импульс изов, вытекающих со звуковой скоросФью из сужающегося сопла, найдем, подставив в (10.46) М=1. При-этом / (М) = 1. [c.325]

Отличительной особенностью эжекторных сопел от сверхзвуковых сопел с твердыми стенками является наличие разрывов контура в сверхзвуковой части между критическим сечением и срезом сопла (рис. 2.1,2.3,2.6идр.). Простейший вариант эжекторного сопла — звуковой сужающийся насадок и цилиндрический эжектор (рис. 2.1). В разрыв контура может подаваться некоторое [c.136]

В работе [6] было также показано, что предельная длина сверхзвуковой части зависит от относительной площади среза сопла и, следовательно, от величины эквивалентного угла коничности сопла. Обобщение влияния на величину Pq 2 относительной площади среза F и эквивалентного угла коничности 83 эжекторньгх сопел со звуковым (сужающимся) внутренним насадком и цилиндрической обечайкой проведено на рис. 3.86 по результатам исследований различных авторов [6], [7], [16], [33], [34] и др. Отмеченное выше явление существования предельной длины сверхзвуковой части сопла 4" эквивалентно существованию предельного угла коничности сопла 8" , значения которых отмечены штрих-пунктирной кривой на рис. 3.86. Очеввдно наличие двух участков зависимостей Pq2= /( экв)- участок постоянства р 2 при изменении 83 и участок уменьшения р 2 при увеличении 83 . Переход от одного участка зависимости к другому имеет довольно плавный характер, однако величина предельного значения эквивалентного угла коничности 8" (соответствующего [c.160]

В тепловой трубе с постоянным диаметром парового канала поток ускоряется и замедляется из-за подвода пара в испарителе и отвода в конденсаторе. Изменение скорости в сужающе-расширяющемся сопле происходит вследствие течения с постоянным массовым расходом через изменяющееся сечение, в то время как изменение скорости в тепловой тдубе происходит вследствие изменения массового расхода потока при постоянном сечении канала. В сужающейся части сопла давление падает, в результате чего растет скорость потока (рис. 3.2). В расширяющейся части сопла скорость может продолжать расти и достигнуть сверхзвукового значения или может снова произойти сжатие потока, что вызовет восстановление давления и снижение скорости. Степень восстановления давления зависит от величины противодавления. Кривая А соответствует дозвуковому потоку с выходным давлением Ра-Давление уменьшается, а скорость увеличивается вплоть до горловины. В расширяющейся части происходит восстановление давления и снижение скорости потока. Если противодавление снизить до значения Ръ, то в горловине поток приобретает звуковую скорость и достигается максимальный массовый расход. Такие условия считаются критическими или запирающими, и дальнейшее снижение противодавления не приведет к увеличению скорости потока. Когда давление уменьшится до значения Рс, скорость в расширяющейся части становится сверхзвуковой и восстановление давления- часто носит характер ударной волны. Существует одно значение Рв, для данного отношения площадей, при котором происходит непрерывное ускорение газа по длине расширяющейся части. Снижение противодавления ниже этого значения не влияет на условия течения в сопле. [c.81]

Если теперь взять насадок, который вначале имеет форму сужающегося, а в конце—расширяющегося канала, то при определенных >словиях в сужающейся части насадка дозвуковой-поток будет ускоряться, дости1 ая звуковой скорости в самом узком сечении [здесь dS — 0 и, как следует из (3.6.4), М=1], а эагеч станет свер.хзвуковым. Так и.ченно устроены предназначенные для получения сверхзвуковых потоков сопла в ракетных двигателях, газовых турбинах и аэродинамических трубах. [c.143]

На основе исследований двухмерного неравновесного течения для семейства подобных сопел и сопел с различным углом наклона контура сужающейся части показана целесообразность выбора такой формы дозвуковой части, которая обеспечивает прямолинейную звуковую линпю. Получены соотношения геометрических параметров дозвукового II трансзвукового участков сопла, обеспечивающих безотрывность течения и форму звуковой поверхности, близкую к плоской. Проведено параметрическое исследование сверхзвукового участка двух классов плоских сопел газодинамических лазеров, построенных па базе равномерных и симметричных характеристик на выходе. На основе изучения влияния степени расшпреипя, полного давления п температуры, а также состава газа показано, что наименьшие потери полезной колебательной энергии в резопаторпой области обеспечивают сопла, построенные на базе равномерной характеристики. Эффективность преобразования тепловой энергии в энергию когерентного электромагнитного излучения существенно зависит от геометрии сопла, определяющей свойства колебательно-неравновесного течения газовой смеси в рабочей части газодинамического. лазера. [c.288]

Для этих параметров задачи использовался алгоритм типа (3.14). На рис. 2.22 приведены изолинии числа Маха М в нескольких сечениях xjL = = onst (сторона квадратного сечения полагалась равной 0,25 L). Звуковой поток, втекая в трубу, начинает тормозиться его скорость падает, а давление возрастает. С увеличением толщины пограничного слоя основное ядро потока движется в условиях, аналогичных условиям сужающегося дозвукового сопла. На выходе из трубы скорость потока достигает звуковой, чго хорошо видно на рис. 2.22, б, где приведены изолинии чиата Маха М в сечении xfL = 1. [c.174]

В современных двигателях с горящими изнутри зарядами, скрепленными со стенками, проблемы, связанные с концевым креплением зарядов, устранены однако вытекающая газовая струя все же остается источником сильных звуковых колебаний. Этот эффект может быть уменьщен установкой заряда обтекаемой формы во входной сужающейся части сопла. Тем самым исключается возможность резкого расщирения потока в канале, которое могло бы привести к отрыву струи от стенок. [c.355]

Значение Рс =1 характеризует сужающиеся звуковые сопла любых типов (круглых, плоских, пространственных), а Рс >1 — сверхзвуковые сопла любых типов с расширяющимися твердыми стенками сверхзвуковой части, у которых существует безотрывный режим течения в некотором диапазоне ТГс < расч па режиме перерасширения и сверхзвуковые сопла всех типов на режиме недорасширения. [c.99]

Не вызывает также сомнения необходимость устранения таких зон отрыва с целью улучшения обтекания дозвуковой части и повышения аэрогазодинамических характеристик реактивных сопел. Одним из способов устранения зон отрыва в дозвуковой части сужающихся сопел при 0 р 90° в соответствии с работой [79] является скругление угловой точки в начале сужения канала, например, дугой окружности (рис. 3.48). Иллюстрацией этого явления служат фотографии спектров обтекания дозвуковой части сужающихся сопел с 0 р = 90° при нулевом и ненулевом радиусе скругления угловой точки входного участка канала Ri (рис. 3.50). Сравнение спектров обтекания сужающегося участка сопла методом саже-масляного покрытия до и после эксперимента, т. е. при отсутствии и при наличии (тг 4) реактивной струи, показывает существование или отсутствие зон отрыва потока. Так при наличии угловой точки в начале входного участка сопла при 0 р = 90° примерно половину торцевой стенки сужающего участка занимает отрывная зона, о чем свидетельствуют неразмытые точки саже-маслянного покрытия. Размытые по направлению к критическому сечению сопла точки саже-мас-лянного покрытия свидетельствуют о наличии обтекания торцевой стенки сужающегося канала и эта область присоединенного течения занимает примерно половину торцевой стенки (рис. 3.506). Для звукового сопла со скруглением угловой точки на входе сужающего участка сопла масляная пленка остается неразмытой только на горизонтальном участке канала сопла вследствие относительно небольшой скорости потока при рассматриваемой степени сужения канала. [c.116]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...