Высокоскоростное течение

Высокоскоростным течениям присуща еще одна особенность. Она проявляется, когда давление и скорость претерпевают резкие изменения, как, например, в случае торможения потока, набегающего на неподвижное препятствие. Оказывается, что при этом характер изменения температуры в потоке будет различным для капельных жидкостей и газов. [c.269]

В этой главе рассматриваются только течения с умеренными скоростями, когда диссипацией энергии можно пренебречь. Высокоскоростные течения будут рассмотрены в гл. 13. [c.311]

Подобные ситуации характерны для высокоскоростных течений, и мы рассмотрим их в следующей главе. [c.323]

Внешнему турбулентному пограничному слою с зависящими от температуры физическими свойствами уделялось мало внимания как в теоретическом, так и в экспериментальном отношениях. Однако расчет пограничного слоя газа с переменными свойствами связан с анализом высокоскоростных течений газа с вязкой диссипацией. В процессе исследования последней задачи была получена и некоторая информация о влиянии изменения физических свойств с температурой при умеренных скоростях газового потока. [c.323]

Обычно высокоскоростные течения изучаются в аэродинамике высоких скоростей. Однако влияние превращения механической энергии в тепловую на теплообмен и сопротивление может быть велико даже при умеренных скоростях движения жидкостей с достаточно высокими числами Прандтля. Мы рассмотрим только среды с числами Прандтля, близкими к единице, главным образом газы. [c.327]

Конвекции при высокоскоростных течениях посвящена обширная литература, причем обычно как превращение механической энергии в тепловую, так и влияние изменения физических свойств с температурой рассматри- [c.327]

Таким образом, задача расчета высокоскоростного течения в окрестности критической точки не содержит ничего принципиально нового. Для расчета теплообмена можно использовать решение соответствующей задачи для течения с умеренной скоростью (хотя может потребоваться ввести поправки на изменение физических свойств с температурой). Необходимо только в уравне- [c.328]

Так как рассматривается высокоскоростное течение, то предполагается, что коэффициенты гидравлического сопротивления С и I — константы, не зависящие от скорости потока и времени х. Учитывая, что [c.157]

При рассмотрении течения вблизи стенок канала нельзя пренебрегать эффектом вязкости. Это следует из факта тормозящего воздействия на газ со стороны стенки, где скорость газа должна равняться скорости стенки. Таким образом, область, прилегающая к стенке, образует пограничный слой . В пределах этого слоя существует градиент скорости в направлении, перпендикулярном стенке ). Для высокоскоростных течений этот пограничный слой, который может быть ламинарным- или турбулентным, обычно ограничен довольно узкой областью около стенки. [c.74]

Известно, что при высокоскоростных течениях в каналах с изломом контура возникают ударные волны, а в каналах с точками разрыва кривизны контура - локальные зоны торможения, что приводит к потерям импульса и другим нежелательным эффектам. Поэтому при конструировании предпочтение отдается гладким каналам с непрерывной кривизной контура. В [15-18] развита упрощенная модель внутренних течений вязких газов в гладких каналах. Предложенная в [15-18] параболическая модель гладкого канала является развитием модели узкого канала, описывает всю область вязкого и невязкого течения единой системой уравнений, но в отличие от модели узкого канала эта модель не содержит ограничения на степень сужения или раскрытия канала (тангенс угла наклона стенки канала к направлению основного течения) и естественным образом учитывает конечную продольную кривизну стенки канала. Модель гладкого канала описывает двумерный характер распределения давления в невязком ядре потока и учитывает эффекты второго приближения теории пограничного слоя [19] и, следовательно, область ее применимости по числу Re охватывает диапазон более низких чисел Re, чем модель узкого канала. Отметим, что упрощенные уравнения моделей узкого канала и гладкого канала имеют параболический тип и не учитывают передачу возмущений вверх по потоку в дозвуковых зонах течения. [c.62]

В настоящей главе затронуты главным образом математические аспекты проблемы расчета течения в проточной части турбомашин. Крупные успехи, которые привели к созданию совершенных осевых вентиляторов, насосов и, самое главное, компрессоров для газотурбинных двигателей, были достигнуты в результате накопления достоверных экспериментальных данных по продувкам решеток лопаток с определением потерь в них и углов поворота потока. Кроме того, разработка крупных паровых турбин стала возможной только в результате всестороннего исследования высокоскоростных течений в турбинных решетках. [c.20]

В настоящее время методы расчета высокоскоростных течений имеют ограниченные возможности вследствие недостаточной изученности таких вопросов, как взаимодействие скачков уплотнения с пограничным слоем и моделирование течения в донной области. Наиболее удобно исследовать эти вопросы при продувках решеток. [c.100]

На основании изучения опыта эксплуатации отечественного и зарубежного оборудования, результатов анализа патентного и информационного материала, а также опыта модернизации промыслового оборудования выбраны основные направления его совершенствования. Одним из перспективных направлений является применение процессов и аппаратов со струйными течениями, созданных, в частности, на базе новых высокоскоростных внутренних устройств. [c.274]

Рассмотрим постановку задачи о пиролизе твердого тела сложного состава в высокотемпературном или высокоскоростном потоке многокомпонентного газа. Смесь газа предполагается химически активной, между отдельными компонентами могут происходить химические реакции. Для упрощения задачи предполагается, что химические реакции протекают только на поверхности тела, причем равновесным образом (с бесконечно большой скоростью). В остальной части пограничного слоя химические реакции отсутствуют, т. е. течение замороженное . [c.56]

При работе тепловых двигателей, компрессоров, холодильных установок, высокоскоростных летательных аппаратов отдельные части и узлы этих установок нагреваются. Для того чтобы конструкция работала надежно, необходимо предусмотреть меры, которые установили бы предел росту температуры. В противном случае нормальная работа таких установок может прекратиться, так как конструкционные материалы при нагревании теряют прочность и при определенной температуре разрушаются. Например, если не предусмотреть специальных мер для защиты камеры сгорания и сопла, то ракетный двигатель разрушится в течение долей секунды. Баллистическая ракета, входящая в плотные слои атмосферы, без тепловой защиты ее головной части и стенок корпуса разрушится в течение нескольких секунд, так как температура ее головной части при этом достигает нескольких тысяч градусов. [c.6]

НЕМОНОТОННОСТЬ ЗАВИСИМОСТИ Os—i Она может быть обусловлена полиморфными превращениями, деформационным старением, а также динамическими явлениями, адиабатическими процессами, сопровождающимися тепловыделением с последующим снижением напряжения течения, наблюдаемыми при высокоскоростном деформировании. Наблюдаются также рассмотренные ранее перегибы, связанные с критическими температурами 00, 01 и 02 (см. рис. 239,6). В широком диапазоне скоростей деформации, достигающем 10 раз, для различных металлов наблюдается до пяти характерных участков зависимости 0s—е с перегибами и аномалиями, обусловленными в основном динамическим де-. формационным старением. [c.467]

Интенсивность теплоотдачи при ламинарном пограничном слое значительно меньше, чем при турбулентном. Обеспечение ламинарной формы течения в пограничном слое может являться методом тепловой защиты твердой поверхности, обтекаемой высокоскоростным потоком газа с большой температурой. [c.255]

Эта специфика газовых потоков, связанная с эффектами сжимаемости, приводит к ряду особенностей также при течении газа с высокими скоростями в трубах и соплах, при измерениях температур и давлений в высокоскоростных газовых потоках. Такие вопросы рассматриваются в курсах газодинамики. [c.270]

В настоящей главе мы дадим обзор некоторых аспектов теории волновых и колебательных движений направленно армированных композитов при малых деформациях и линейном поведении компонентов. Некоторые основные понятия динамики упругого континуума приводятся в приложениях А и Б. Очень важным является исследование распространения механических возмущений для тел, подвергающихся высокоскоростным нагружениям, например ударным или взрывным. В течение небольших промежутков времени после приложения к образцу высокоскоростной нагрузки в нем распространяются нестационарные волны. Взаимодействие этих волн с армирующими элементами может быть достаточно сильным. [c.356]

Взаимодействие наиболее эффективно протекает в композиционных материалах в процессе нагрева при их изготовлении, особенно жидкофазными способами, поэтому в ряде случаев предпочитают применять твердофазные технологические процессы, при которых в связи со сравнительно низкими температурами нагрева диффузия в значительной мере замедлена. Уменьшения взаимодействия матрицы с упрочнителем можно добиться разработкой высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления композиционных материалов. К таким методам изготовления композиций, при которых не успевают проходить диффузионные процессы и взаимодействие в такой мере, чтобы повлиять на снижение свойств, относятся взрывное прессование слоистых и волокнистых композиций [12], гидродинамическое горячее прессование [84] и другие методы твердофазного изготовления, например, композиционных материалов с никелевой матрицей, армированной вольфрамовой проволокой. Одним из наиболее прогрессивных методов изготовления композиционных материалов с металлическими волокнами является динамическое горячее прессование, при котором уплотнение волокнистых и слоистых композиций происходит под действием ударной нагрузки в течение долей секунды. [c.32]

Для повышения качественных показателей материалов подложки вводится технологическая операция термической стабилизации при температуре 1000 20 °С в течение 20 0,5 ч. Целесообразность проведения данной операции обусловлена необходимостью улучшенного газовыделения после проведения высокоскоростного шлифования рабочей поверхности подложки. [c.475]

Использование влажного пара в паровых турбинах, особенно атомных электростанций, создание струйных насосов, инжекторов или сопел для разгона жидкости с помощью скоростного потока расширяющегося газа или пара, использование высококалорийных металлизированных ракетных топлив, продукты сгорания которых содержат значительное по массе количество твердых частиц окислов, стимулировали исследования но высокоскоростным течениям газовзвесей и нарокапельных смесей в соплах и диффузорах. Здесь же отметим работы применительно к созданию пневмотранспорта твердых частиц потоком газа. [c.12]

Некоторые результаты, полученные для наиболее характерного высокоскоростного течения смеси пара с жидкостью, представлены на фиг. 5. Опыт, проведенный при недогреве жидкости до температуры насыщения, показывает, что зонд вполне пригоден для регистрации больших неравновесных иаровых конгломератов, которые в пределах участка визуального наблюдения потока исчезают настолько быстро, что их трудно идентифицировать. [c.39]

Предположим в первом приближении, что Рг = onst и tip = onst (эти допущения уже обсуждались в гл. 12. Для газов они выполняются достаточно точно). При этом уравнение (13-24) совпадает с уравнением Блазкуса (7-8), полученным для соответствующей задачи при постоянных физических свойствах, а уравнение (13-26) — с уравнениями энергии при высокоскоростном течении газа с постоянными физическими свойствами (13-12) и (13-14). [c.338]

Ориентация по отношению к массовым силам. Ориентация теплообменного агапарата относительно направления силы тяжести может оказать значительное влияние на результаты исследования. Ширалкар и Гриффитс [40] и другае исследователи установили, что профили скорости существенно изменяются под воздействием параллельных движению выталкивающих сил. Однако авторам данной работы, исследовавшим вертикальное высокоскоростное течение околокритического водорода, не удалось обнаружить заметных отличий в параметрах течения при изменении направления его движения на противоположное. Первое объяснение основывается на малой величине отношения выталкивающих сил к инерционным, которое в данном случае было чрезвычайно мало Сг,7Ке =4-10 . Ширалкар и Гриффитс [40] установили, что вли- [c.87]

Наиболее быстро полезная информация о высокоскоростных течениях в решетках получается при визуализации течения методом Теплера—Шлирена. Наиболее общепринята одноходовая шлирен-система. Свет от источника, которым при черно-белой визуализации может быть ртутная дуговая лампа, при цветной визуализации — полихроматический свет, а для мгновенных наблюдений — искровой источник, фокусируется на регулируемую щель. Эта щель расположена в фокусе первого параболического зеркала. Полученный таким образом пучок параллельного света проходит через рабочую часть трубы и решетку. Лопатки крепятся в рабочей части аэродинамической трубы между прозрачными боковыми стенками. Второе параболическое зеркало фокусирует изображение щели на кромку оптического ножа, который устанавливается так, чтобы в отсутствие течения около половины падающего света отсекалось, благодаря чему снижается интенсивность освещения на экране наблюдения. [c.119]

Расчет течения методом конечных элементов провели Окер-рол и Морган [5.69]. В целом согласие с точной теорией было неплохим, однако, несмотря на местный подбор расчетной сетки, точность расчета ухудшалась в области передних кромок профиля. Соответствующая схема расчета методом конечных разностей была менее точной. Специальный выбор расчетной сетки в методе конечных элементов применялся также в работах [5.29] и [5.70] расчеты сравнивались с экспериментом и было получено очень хорошее их соответствие. В работе [5.71] методика конечных площадей использовалась для расчета высокоскоростных течений. При этом для решеток с заостренными кромками профилей расчетом были получены почти точные [c.149]

В некоторых случаях процессы тепломассопереноса имеют ярко выраженный двухмерный характер, например, при транспирационном охлаждении передней части затупленных тел, обтекаемых высокоскоростным потоком. Для них характерно резкое уменьшение расхода охладителя вдоль внешней поверхности в направлении от лобовой точки давления окружающей среды и плотности теплового потока. Особенно значительное воздействие оказывает изменение внешнего давления, что приводит к существенному усложнению поля течения охладителя. Рассмотрим это на примере полусферической пористой оболочки [29, 30]. Полусферическая стенка обтекается сверхзвуковым потоком газа, распределение давления в котором вдоль поверхности р задается модифи- [c.73]

По мере движения потока происходит быстрая активация центров парообразования. Количество паровых микроструй резко увеличивается и они заполняют все более мелкие поровые каналы. Жидкостные пробки уменьшаются, при этом основная часть жидкости движется в виде постепенно утоняющейся микропленки, которая обволакивает частицы каркаса и заполняет отдельные тупиковые поры. Скорость пара непрерывно возрастает. Вследствие резкого сужения и искривления каналов, прорыва пара в каналы при образовании пузырьков в заполненных ранее жидкостью порах происходит непрерывное разрушение и образование тонких жидкостных перемычек. Затем микропленка жидкости на стенках каналов постепенно испаряется и утоняется, жидкостные перемычки также уменьшаются и разрушаются. Высокоскоростной поток пара сначала уменьшает жидкостную микропленку по поверхности частиц, а затем распределяет по углам поровых каналов в области контакта частиц и тем самым препятствует сворачиванию микропленки под действием капиллярных сил и давления на локальных местах ухудшенной смачиваемости до полного ее испарения, чем достигается очень малая толщина микропленки жидкости перед завершением ее испарения. Давление в двухфазном потоке быстро понижается, а вместе с ним понижается и температура его паровой фазы, которая на любой стадии течения двухфазного потока равна локальной температуре насыщения. [c.82]

Массоперенос в режиме восходящего прямоточного течения. В высокопроизводительных высокоскоростных массообменных аппаратах массоперенос в пленку жидкости осуществляется в интенсивных гидродинамических режимах. Пленка жидкости при значительных касательных напряжениях на поверхности раздела фаз поднимается вверх. Происходит движение пленки жидкости в спутном потоке газа. За счет интенсивного взаимодействия газа массоперенос значительно ускоряется. Коэф-фиг(иент массопереноса зависит от режимных параметров обеих фаз. Вопрос о механизме ускорения массопередачи до настоящего времени остается откр(.1тым, хотя известна гипотеза, объясняющая ускорение влиянием газового потока на волновые характеристики, имеющие в снутном потоке характер случайных величин [1, 44, 45 . [c.29]

Наиболее просто получать и изучать гидродинамическую кавитацию при течении жидкости через сопла типа Вентури (рис. 5.1) [4, 5, 8, 16-19]. Подача жидкости с постоянным увеличением давления ее нагнетения в сопло приводит к увеличению скорости течения жидкости и уменьшению статического давления в критическом сечении сопла. При достижении статического давления, равного давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре, образуется область кавитации, распространяющаяся от критического сечения вдоль но диффузору. Высокоскоростная съемка [4, 8, 18, 19] показала, что область кавитации состоит из множества пузырьков, вкрапленных в текущую жидкость и увеличивающихся по мере продвижения в потоке по диффузору сопла. [c.145]

Однако в связи с тем что площадь/любого поперечного сечения в области кавитации, рас1фостраняющейся вдоль по расширенному диффузору, больше площади критического сечения сопла при постоянных скорости течения Н, статическом давлении Р,, и массовом расходе Р , объемный расход Q двухфазной среды в любом поперечном сечении области кавитации больше объемного расхода потока в критическом сечении сопла. Величина объемного расхода Q вдоль диффузора по течению кавитационной области возрастает за счет увеличения количества газовой фазы в двухфазном потоке, что подтверждается высокоскоростной киносъемкой [18, 19]. [c.146]

Продолжительность испытания на растяжение стекла влияет не только на значения длительной прочности, но также и на значения прочности, полученные при весьма кратковременном нагружении. В работе [3] проведено исследование временной зависимости прочности стеклянных стержней диаметром в 7/32 дюйм. Осуществлены испытания на трехточечный изгиб стержней с пролетом в 5 дюйм для времен продолжительностью от 0,01 с до 24 ч. Высокоскоростная аппаратура, использующая электромагнитное нагружение, была описана в [4]. Найдено, что стекло при временах нагружения в 0,01 с может выдерживать в три раза большее напряжение, чем то, которое приводит к разрушению при нагружении в течение 24 ч (рис. 2). Абсолютные значения прочности для стеклянных стержней, как и ожидалось, гораадо ниже, чем для волокон, однако само изменение прочности за указанный интервал времени сопоставимо с изменением прочности, наблюдаемым в армированных стеклом композитах. [c.271]

Субмикрокристаллические сплавы. Недавние исследования показали, что использование РКУ-прессования не только значительно понижает температуру сверхпластического течения, но и приводит к высокоскоростной сверхпластичности в ультрамел- [c.208]

Если прикладываемая нагрузка при повторных ударах не превышает первоначальную, то выступы деформируются упруго, и сближение значительно меньше, чем при первом ударе (при первом ударе сближение определяется в основном исходной шероховатостью поверхности, пределом текучести или твердостью, а при повторных сближение зависит от модуля упругости и геометрии поверхности после первоначальной деформации). Пр-и небольшой внешней нагрузке местные давления на площадках фактического контакта при ударе могут достигать высоких значений и приводить область контакта в состояние пластического течения даже у металлов со значительной твердостью. Высокоскоростная пластическая деформация, которой при ударе подвергаются микровыступы, вызывает их мгновенный разогрев до высоких температур. Небольшие геометрические размеры единичной микронеровности (для шлифованой поверхности /г=10 мкм, г=50 мкм) затрудняют, а иногда делают невозможным непосредственное измерение температуры на ней. В таких случаях применяют моделирование, которое позволяет качественно или количественно исследовать интересущий нас процесс на модели. Исследователи, занимающиеся изучением механических процессов на поверхности контакта, для моделирования микровыступа использовали различные модели в виде тел правильной геометрической формы конусоидальные, стержневые, клиновые, эллипсоидальные, цилиндрические, сферические и др. [c.129]

Равномерное распределение напряжений и деформаций по длине рабочей части образца, необходимое для корректного сопоставления напряжений и деформаций при квазистатических испытаниях, ие выдерживается точно даже при медленном деформировании [61, 294]. Локализация деформации, связанная с распространением пластической деформации и образованием шейки, ведет к сильному повышению скоростей деформации в областях локализации. Стабильность и однородность деформации по длине образца при статических испытаниях связывается с положительным модулем М=да1де кривой деформирования ст(е) (а — условное напряжение, отнесенное к начальной пло-1цади поперечного сечения образца). Высокоскоростная деформация связана с волновым характером нагружения материала образца, и равномерность деформации в течение всего процесса растяжения обеспечивается при условии, что пластическая деформация в какой-либо точке образца начинается после установления равномерности напряжений по его длине в результате наложения прямой и отраженной от второго конца упругих волн с линейным нарастанием напряжений на фронте. [c.86]

В течение последних трех—пяти лет появились мощные газовые лазеры, обеспечивающие в режиме непрерывной генерации мощность порядка нескольких киловатт. Благодаря этому стало возможным осуществлять новую технологическую операцию — термическую обработку металлических поверхностей. Это особенно важно для обработки таких поверхностей, где мощный лазерный луч имеет преимущества или где геометрия обрабатываемых изделий создает трудности для применения традиционного теплового метода. Лазерная термообработка применяется для закалки стальных поверхностей, высокоскоростного отжига фольги, удаления пленок и других поверхностных осаждений, а также впекания порошкового материала в металлическую поверхность. [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...