Оптимальный сверхзвуковой диффузор

ОПТИМАЛЬНЫЙ СВЕРХЗВУКОВОЙ ДИФФУЗОР [c.31]

Описанная методика относится к расчету плоского сверхзвукового диффузора с внешним сжатием и оптимальной системой скачков уплотнения на расчетном режиме, при котором все скачки пересекаются на кромке обечайки. [c.479]

В основе расчета лежит выбор режима работы двигателя. От выбора режима зависит расположение прямого скачка уплотнения, неизбежного при сверхзвуковом полете, внутри или вне проточной части двигателя. Оптимальным является расположение скачка в горле (II) сверхзвукового диффузора или в непосредственной близости за ним. Действительно, в этом случае набегающий на двигатель сверхзвуковой поток с числом Мх > 1 станет [вспомнить следствия из уравнения Гюгонио (3) настоящей главы] замедляться в сужающемся канале на участке (/ — II) до некоторого Мг > 1, но меньшего Мх, затем посредством сравнительно малого по интенсивности скачка перейдет в дозвуковой поток и, оказавшись после этого в расширяющемся канале (II — Ш), будет продолжать замедляться, восстанавливая давление. При этом весь канал (I — III) работает на полезное для двигателя восстановление давления перед камерой горения. [c.136]

Среди всевозможных течений в сверхзвуковом диффузоре выделим два основных предельных случая. В первом из них набегающий сверхзвуковой поток переходит в дозвуковой еще до входа в диффузор, пройдя сквозь отсоединенную ударную волну (см. далее гл. VI, 52) или через скачок уплотнения, сидящий во входном сечении диффузора. Поскольку поток за прямым скачком всегда дозвуковой, то в этом случае сверхзвуковой диффузор работает как дозвуковой. Положение скачка при этом не является устойчивым по отношению к малым возмущениям потока и рассматривается лишь как удобный образ для противопоставления его второму, оптимальному с точки зрения решения задачи о восстановлении давления случаю, когда скачок уплотнения, пройдя сквозь сужающийся участок (/, II), займет положение в сечении II) или в непосредственной близости за этим сечением. [c.138]

На рис. 106 приведены кривые зависимости этого оптимального отношения от числа М набегающего потока для п — 1, 2, 3, 4. Нижняя кривая п = — 1) соответствует расположению на входе обычной ударной волны. График на рис. 106 показывает, что применение иглы позволяет и при больших числах Маха улучшить восстановление полного давления, в то время как сверхзвуковой диффузор, описанный в 31, дает реальные результаты лишь при числах Маха полета, не превышающих 1,6—1,8. Сводку практических данных по воздухозаборникам на скоростных самолетах можно найти в руководствах по прикладной аэродинамике ). [c.242]

Для понимания физических основ расчета и проектирования сверхзвукового диффузора последовательно рассмотрим теорию плоского скачка уплотнения, обтекание кругового конуса сверхзвуковым потоком, критерий оптимальной геометрии сверхзвукового диффузора и методику его расчета на конкретном числовом примере. [c.19]

Из теории скачков уплотнения известно, что торможение сверхзвукового потока, вызванное системой косых скачков, сопровождается меньшими потерями полного давления, чем торможение за счет прямого скачка. Поэтому сверхзвуковую часть канала диффузора профилируют так, чтобы торможение осуществлялось в системе косых скачков уплотнения. При этом каждому значению скорости потока в рабочей части соответствует своя оптимальная (обеспечивающая наименьшие потери полного давления) система скачков и, следовательно, определенная форма сверхзвукового диффузора. [c.12]

Таким образом, при проектировании эжектора, который при работе на критическом режиме должен давать дозвуковой поток смеси, приведенную скорость Яз следует находить из дозвукового решения уравнения (37), т. е. так же, как и на докритических режимах. Это соответствует оптимальному режиму торможения полученного сверхзвукового потока. В выходном сечении диффузора на этом режиме получается максимально достижимое при [c.532]

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]

Развитие химической и газовой промышленности, а также холодильной и вакуумной техники существенно расширило область применения газовых эжекторов, особенно сверхзвуковых, и потребовало разработки теоретических основ течения в них газа. Статья Ю. Н. Васильева, завершающая сборник, излагает теорию газового эжектора с цилиндрической камерой смешения и расширяющимся диффузором. Автором установлена связь между параметрами газа во входном и выходном сечениях эжектора и камеры смешения, описаны и классифицированы возможные режимы работы эжектора, проанализировано течение на начальном участке камеры смешения и в соплах. В статье изложена теория и методика расчета допредельных режимов, критических режимов, режимов запирания сопел и камеры смешения и дана методика расчета оптимального эжектора. [c.4]

Анализ материалов испытаний эл екторов рассматриваемого типа показал, что неравномерность потока на входе в диффузор в зависимости от схемы, геометрических параметров и режима работы эжектора сильно изменяется, в связи с чем в широких пределах изменяется и коэффициент К. Даже при оптимальной длине камеры смешения величина /Сь по нашим опытам, может изменяться в пределах от 1,5—2,0 до 10. В связи с этим точность расчета потерь в диффузоре эжектора по изложенному выше методу очень невелика и на практике чаще всего пользуются экспериментальными зависимостями величины лч.зр от характерных параметров эжектора. Исключение составляют сверхзвуковые эжекторы, работающие при малых отношениях давлений высоконапорного и низконапорного газов, а также дозвуковые эжекторы, где эта методика может с успехом применяться. Эта методика может дать хорошие результаты и при расчете потерь в расширяющейся части сверхзвукового сопла при дозвуковом течении в нем (Я р<1), так как поток достаточно равномерен. [c.189]

Особенности течения воздуха за замыкающим систему прямым скачком. На рис. 16.7, а показано, что дозвуковой поток за прямым скачком снова ускоряется в сужающемся канале до Х= 1 в горле воздухозаборника и до Я> 1 — в расширяющемся канале и переходит в дозвуковой Я<1 на прямом скачке уплотнения. Только после этого дозвуковой поток тормозится до заданного в 0,5 перед компрессором в расширяющемся дозвуковом диффузоре. При такой организации течения небольшие изменения режима работы двигателя и, следовательно, объемного расхода воздуха, сказываются только на положении этого прямого скачка и не нарушают расчетной системы скачков. При увеличении объемного расхода, т. е. снижения давления на входе в компрессор, скачок перемещается вниз по потоку и становится сильнее, потери возрастают и объемный расход через двигатель увеличивается при неизменном массовом расходе. При уменьшении объемного расхода, т. е. при повышении давления, скачок смещается против течения, ослабевает, потери уменьшаются и объемный расход через двигатель уменьшается и оптимальность системы сохраняется. Таким образом, в данном случае, скачок уплотнения играет положительную роль газодинамического регулятора постоянства массового расхода воздуха через двигатель при переменном объемном расходе. Это регулирование достигается введением дополнительных потерь. Если бы за замыкающим скачком уплотнения отсутствовала бы сверхзвуковая зона течения с прямым скачком, то повыше-нине давления, например, в дозвуковой части диффузора приводило бы к выбиванию расчетной системы скачков (см. рис. 16.7, 6). [c.324]

Рис. 8.49. Зависимость от скорости полета ко. ффициептов сохраиения полного давления и расхода для трехскачкового сверхзвукового диффузора с внешним сжатием, имеющего оптимальные характеристики ири М = 3

На фиг. 12 приведены предельные значения степени сжатия оптимального двухструйного эжектора с цилиндрической камерой смешения и сверхзвуковым диффузором, имеющим горловину, выход на расчетный режим которого осуществляется изменением сопротивления сети. Кривые е"р(з) рассчитываются для случая 0=1, х =х=1,4по формуле [c.247]

На фиг. 13 приведены предельные значения степени сжатия оптимального двухструйного эжектора с цилиндрической камерой смешения и нерегулируемым сверхзвуковым диффузором, имеющим горловину, выход на расчетный режим которого осуществляется путем повышения перепада давлений до максимального значения. Сравнение фиг. 13 с фи . 12 показывает, что изменение перепада давления позволяет заметно повысить степень сжатия эжектора на некорорых режимах. Для наглядности на фиг. 14 приведены построенные с помощью кривых фиг. 2 и 13 кривые изменения отношения предельных значений степени сжатия эжектора, полученные в случае реализации расчетной схемы течения при о = (б, ) и при 0 = 0р(в") в зависимости от коэффициента эжекции для ряда значений а. [c.250]

На рис. 6.4 и 6.5 для сравнения приведены характеристики ПВРД, рассчитанные с учетом потерь при торможении потока в сверхзвуковом диффузоре с оптимальной системой скачков, осуществляемой при всех скоростях полета в рассматриваемом диапазоне. Характеристики этих вариантов существенно ниже характеристик идеального ПВРД. Они улучшаются по мере совершенствова- [c.208]

Если такой же расчет произвести для эжектора с нерасширяющимся соплом, т. е. принять Я] = 1, то необходимая площадь сечения смесительной камеры будет больше площади критического сечения сопла не в 5,23, а в 7,45 раза, и полное давление на выходе из диффузора будет на 35 % меньше значения, полученного выше. Как видим, в данном случае применение сверхзвукового сопла дает заметный выигрыш в полном давлении. Выбор рациональной степени расширения в сопле также дает некоторый эффект. Если вместо выбранного выше оптимального сопла с неполным расширением применить расчетное сверхзвуковое сопло (Xi = 1,88), то, как показывает расчет, пришлось бы площадь камеры смешения увеличить на 55 % (/ з// кр = 5,52), в результате чего полное давление смеси снизилось бы на 4 %. [c.552]

В 1956 г. нами была разработана общая теория газового эжектора с цилиндрической камерой смешения и расширяющимся диффузором для случаев, когда оба газа подводятся в камеру смешения через расширяющиеся сверхзвуковые сопла, через суживающиеся дозвуковые сопла, а также когда один из газов подводится через расширяющееся сопло, а другой — через суживающееся. В настоящей работе, которая написана на основе результатов этого исследования, дана теория газового эжектора с цилиндрической камерой смешения и расширяющимся диффузором для случая, когда высоконапорный газ подводится через сверхзвуковое сопло, а низкона-иорный —через дозвуковое. Подробно рассмотрены особенности течения газов на начальном участке камеры смешения и в соплах и найдены дополнительные условия, позволяющие рассчитывать характеристики эжектора во всем возможном диапазоне изменения характерных отношений давлений и теплосодержаний в общем случае смешения газов с различными физическими свойствами. Дана теория критических и докритических режимов, а также режимов запирания камеры смешения п сопел. Приведен метод расчета оптимального эжектора. [c.173]

Так как рост г с увеличением Хр при работе эжектора на режиме о невелик, а приведенная скорость Хз при этом резко возрастает, то очевидно, что в тех случаях, когда требуется получить смесь газов с дозвуковыми скоростями даже при применении диффузоров, рассчитанных на торможение сверхзвукового потока в системах скачков уплотнения, эжектор с двумя сверхзвуковыми соплами будет менее эффективен, чем рассмотренный выше оптимальный эжектор с одним сверхзвуковым соплом. Эжектор с двумя сверхзвуковыми соплами дает несколько ббльшую степень сжатия е" лишь в случае идеального торможения сверхзвукового потока в выходном диффузоре. [c.190]

Таким образом, в тех случаях, когда требуется Ьолучнть смесь газов с дозвуковыми скоростями и никаких дополнительных требований не П15едъявляется, то при любой конфигурации выходного диффузора (за исключением идеального обратного сопла Ловаля) наивыгоднейшим является оптимальный эжектор с одним сверхзвуковым соплом. [c.190]

Применение сверхзвуковых сопел (фиг. 2) позволяет значительно повысить эффективность двухструйного газового эжектора с цилиндрической камерой смешения и расширяющимся диффузором. Так, например, при А = о,1, 0=1 и о = 50 оптимальный эжектор со сверхзвуковым соплом высоконапорного газа дает степень сжатия е" = 6,52, что в 2,25 раза выше степени сжатия эжектора с сужающимися насадками. [c.236]

Сравнение показывает, что повышение степени сжатия эжектора при замене сужающегося насадка высоконапорного газа сверхзвуковым соплом является в основном следствием уменьшения потерь давления в прямом скачке уплотнения. Однако даже для оптимального двухструйного эжектора с цилиндрической камерой смешения и расширяющимся диффузором при малых значениях коэффициента эжекции и больших перепадах давления эти потери весьма велики. Так, в приведенном выше примере для оптимального эжектора, рассчитанного на А,—0,1, 0 = 1 и в = 50, потери полного давления в прямом скачке уплотнения, расположенном в выходном сечении камеры смешения, составляют 72%. [c.236]

Аналогичные кривые для оптимального эжектора со сверхзвуковым соплом высоконапорного 1аза (см. [ 2]) приведены на фиг. 6 и 7, из которых видно, что и в этом случае при больших перепадах давления и малых коэффициентах эжекции замена расширяющегося диффузора диффузором, и.меюи1им горловину, может резко повысить эффективность эжектора. [c.238]

Для расчета сверхзвуковой части оптимального диффузора ПВРД удобнее иметь формулу, связывающую число Маха до и после косого скачка [c.28]

Предельным называется максимальный для данного з н а ч е ни я коэффициент эжекции соответствующее противодавление называется предельным и-р о т и в о д а в л е- н и е м. Этот режи м, отвечающий на диаграмме точке В, называется предельным. Механизм наступления предельного режима представляется следующим. По мере увеличения х в некотором сечении входного участка диффузора средняя скорость потока становится сверхзвуковой. Пристеночный дозвуковой слой в этом сечении имеет минимальную поперечную протяженность и не способен передавать возмущение против потока. Поэтому снижение противодавления (р4<р4пр) не влияет на условия в камере смешения и коэффициент эжекции сохраняется постоянньим. Он может быть увеличен только за счет повышения плотности потока, т. е. давления в камере смешения ри. Поэтому на участке ВА харакгеристика p/i= onst параллельна оси о-рдинат. Процесс в ступени эжектора на этом участке характеристики принципиально отличается, как видно из дальнейшего, от процесса на участке СВ вслед за зоной макси- мальной скорости, расположенной в начальном участке горловины диффузора, смешанный поток тормозится в горловине, пересекая сложную систему скачков уплотнения, до дозвуковой скорости во входном сечении (если длина горловины соответствует оптимальной), после чего осуществляется дальнейшее (уже плавное) торможение в расширяющемся участке. Описанная картина иллюстрируется графиком распределения давлений вдоль контура диффузора на рис. 7-29. Если длина горловины меньше той, при которой обеспечивается торможение Потока до дозвуковой скорости, то в расширяющейся Части диффузора поток разгоняется, а затем в системе скачков, переходит в дозвуковой (расширяющаяся [c.433]

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) могут быть дозвуковыми и сверхзвуковыми. На ЛА применяют только последние схемы, центральное тело в таких диффузорах профилируется из нескольких конусов с малыми углами раствора. Обычно применяют двух- или трехскачковые воздухозаборники, так как дальнейшее увеличение скачков не дает положительного эффекта из-за усложнения конструкции и технологии производства. ПВРД с постоянной геометрией диффузора и-сопла имеет оптимальные характеристики только при каком-то одном режиме полета. Поэтому при изменении скорости полета и давления потока обычно регулируются проходные сечения диффузора и сопла двигателя. [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...