ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сверхзвуковые диффузоры из "Прикладная газовая динамика. Ч.1" Применяя диффузоры специальной формы, можно осуществлять ступенчатое торможение сверхзвукового потока посредством различных систем косых скачков уплотнения. Так как за обычным плоским косым скачком скорость остается сверхзвуковой, то для полного торможения потока нужно за последним косым скачком поместить прямой скачок или особый участок криволинейной ударной волны, элементами которой являются сильные косые скачки, переводящие поток в дозвуковой. [c.464] На рис. 3.12 сильные косые скачки отвечают верхним ветвям кривых а = /( ), лежащим выше максимумов, причем фронт сильного косого скачка располагается по отношению к набегающему потоку под углом не менее 60°. Только при атом условии (а 60°) можно получить за фронтом косого скачка дозвуковую скорость потока (Mi 1). [c.465] Различные комбинации скачков исследованы в работе Г. И. Петрова и Е. П. Ухова ). Рассмотрим вопрос о сверхзвуковом диффузоре, используя результаты этой работы. Обратимся сначала к наиболее простой схеме сверхзвукового диффузора, в которой торможение потока осуществляется посредством двух скачков косого и прямого. В косом скачке происходит уменьшение сверхзвуковой скорости, а в прямом скачке — пониженная сверхзвуковая скорость переводится в дозвуковую. [c.465] Обозначим приведенную скорость невозмущенпого потока через Ян, приведенную скорость за косым скачком через ki и приведенную скорость за прямым скачком через К = 1/Яь Как было установлено выше, косой скачок уплотнения представляет собой прямой скачок в отношении нормальных к его фронту составляющих скорости. Поэтому расчет первого косого скачка системы можно произвести по формулам для прямого скачка. Формулы (38), (40) и (43) гл. III дают возможность рассчитать изменение полного давления в косом скачке уплотнения. [c.465] При изменении угла а между фронтом косого скачка и направлением невозмущенпого потока отношения значений полного и статического давлений за и перед системой скачков изменяются. [c.465] На рис. 8.37 видно, что превосходство системы — косой скачок с последующим прямым скачком перед одним скачком, становится существенным только при М 1,5. В случае Ма = 2 оптимальное восстановление полного давления в системе двух скачков составляет о Гп = 0,91 (при опт = 50°), тогда как один скачок дает 0,72, т. е. на 27 % меньше. При Мн = 3 получается соответственно для системы из двух скачков ОкОп = 0,58 ( опт = 43°) и для одного прямого скачка Оп = 0,33 (а = 90°), т. е. два скачка дают выигрыш в полном давлении около 70 %. При дальнейшем увеличении скорости набегающего потока преимущество двух скачков становится еще более значительным. [c.466] Мы рассмотрели подробно систему из двух скачков. Применяя сложные системы, состоящие из трех, четырех и большего числа скачков, можно получить лучшие результаты, чем в двух-скачковой системе. Расчет любой системы плоских скачков уплотнения производится с помощью формул (38)—(52) гл. III и формул (25), (26). Можно отыскать оптимальные режимы для сложной системы скачков путем последовательного расчета. [c.466] Оптимальные режимы получены описанным способом и соответствуют максимальному восстановлению полного давления. Из рис. 8.38 видно, что сложные системы скачков могут дать большой эффект лишь при очень высокой скорости. Так, при М 1,5 хорошие результаты даег один прямой скачок, и более сложные системы в этой области скоростей не требуются. При М 1,5 целесообразно применять двухскачковую систему (косой с последующим прямым). Преимущества четырехскачковой системы (три косых с последующим прямым) становятся существенными только при М 2,5. [c.467] Принципиальная схема плоского диффузора с двумя скачками уплотнения изображена на рис. 8.39. Для того чтобы получить первый косой скачок с нужным углом наклона а, следует устроить клинообразный выступ, отклоняющий поток на угол ш, который для заданного значения Мн подбирается по рис. 3.12. Наличие клина не нарушает внешнего обтекания диффузора, если расстояние ОС выбрано из условия встречи фронта скачка ОА с кромкой входного отверстия. Площадь входного отверстия диффузора должна быть рассчитана так, чтобы скорость потока в нем равнялась скорости за прямым скачком. В этом случае прямой скачок помещается в плоскости СА и не влияет на внешнее обтекание диффузора. [c.468] Принципиальная схема осесимметричного сверхзвукового диффузора ничем не отличается от схемы плоского диффузора. [c.469] Состояния газа за сложными системами осесимметричных и плоских скачков (при равных углах наклона скачков с одинаковыми порядковыми номерами) должны быть близки между собой. [c.469] В этом можно убедиться на рис. 8.41, на котором представлены отношения значений полных давлений за и перед системами из двух скачков (косой с последующим прямым) при оптимальных углах наклона косого скачка в зависимости от числа Мн набегающего потока. Одна пз кривых рпс. 8.41 сооответствует осесимметричному, другая (штриховая)—плоскому течению. При расчете замыкающего прямого скачка в осесимметричном случае скорость перед ним (Я[) определялась по формуле (52) гл. III. [c.469] В сложном осесимметричном диффузоре все скачки, кроме первого, можно рассчитать как для плоского потока ввиду того, что они размещаются в относительно узких кольцевых каналах. [c.469] Герман P. Сверхзвуковые входные диффузоры,— M. Физматгиз, 1960. [c.469] Здесь т— общее число скачков, (те— 1)— число косых скачков, о — отношение полных давлений за и перед единичным косым скачком, Оп — то же для прямого скачка. [c.470] Зная величину Mm-i, можно вычислить приведенную скорость перед прямым скачком, отношение полных и статических давлений, а также всех прочих параметров за и перед скачком. [c.470] Здесь Рд = ОдРк— полное давленые во входном сечении диффузора (за системой скачков) Тд= Тц— температура торможения во входном сечении диффузора, равная температуре торможения в набегающем невозмущенном потоке = F p — площадь входного сечения диффузора. [c.471] Скорость течения в каналах двигателя (в частности, перед компрессором и перед камерой сгорания) обычно должна быть значительно ниже скорости звука, вследствие чего внутренний канал сверхзвукового диффузора, куда воздух попадает из входного отверстия, делается расширяющимся. Но если во входном отверстии скорость равна критической, то такой канал может работать и как расширяющаяся часть сопла Лаваля с образованием сверхзвукового течения, завершаемого дополнительным скачком уплотнения. [c.471] Форму внутреннего канала и условия работы диффузора стараются выбрать такими, чтобы потери в дополнительном скачке, по крайней мере на основном (расчетном) режиме, были как можно меньше, а это достигается предельно возможным сокращением дополнительной сверхзвуковой зоны течения. [c.471] При плавной форме и малых углах раскрытия начальной части (горловины) внутреннего канала диффузора удается избежать отрыва пограничного слоя в скачке (при Мн 8,5), замыкающем дополнительную сверхзвуковую зону, и свести потери полного давления во внутреннем канале до 3—5 % (Овв = = 0,97-0,95). [c.471] Вернуться к основной статье