Поток сверхзвуковой

Сборник объединяет работы, опубликованные автором в научных журналах в 1957-1998 гг. Предложены вариационные принципы газовой динамики без дополнительных ограничений и магнитной гидродинамики при бесконечной проводимости. Выведены полные системы законов сохранения газовой динамики и электромагнитной динамики совершенного газа. Дано аналитическое решение задач оптимизации формы тел, обтекаемых плоскопараллельным и осесимметричным потоками газа, а также формы сверхзвуковых сопел. Построены точные решения уравнений Навье—Стокса дпя стационарных течений несжимаемой жидкости, воспроизводящие вихревые кольца, пары колец, образования типа разрушения вихря, цепочки таких образований и др. [c.2]

Отметим, что все эти результаты получены при условии, что диффузор эжектора — дозвуковой и перед диффузором возникает прямой скачок уплотнения, который переводит полученную при смешении потоков сверхзвуковую скорость в дозвуковую. Приведенная скорость потока смеси перед скачком может быть определена из соотношения [c.552]

Параметры потока сверхзвукового течения в расширяющемся канале L=2 м, А,=0,Ш-10- м , /2=0,4207.10-2 м , 0=1,5 кг сек) [c.162]

Имеются данные о составе распыла, полученного в потоке сверхзвуковой скорости [130]. [c.123]

Двигатели сверхзвуковых пассажирских самолетов будут подобны современным газовым турбинам, но с более высокими значениями нагрузки на подшипники и зубчатые передачи, с более высокими температурами газовых и воздушных потоков. Значительно увеличится количество тепла, выделяющегося в результате трения. Масла в двигателе будут подвергаться воздействию более высоких температур и контактных напряжений. [c.176]

Первый вопрос, который может возникнуть у читателя, как это при высоких температурах лазерного испарения и возникающей при этом хаотической плазмы возникают столь упорядоченные стабильные структуры. Это могут быть кусочки графита, удаляемые с помощью лазера, которые затем формируют полые структуры. Однако варьирование исходного материала, в том числе полиимидов, не приводит к изменению спектра фуллеренов. Другое направление трактовки образования фуллерена соответствует механизму образования сажи. Изучение рис. 8.1 [10] приводит к выводу о том, что количество С о не увеличивается в потоке сверхзвукового пучка кластеров, а просто количество других кластеров уменьшается. Получается, что Сбо выживает в течение процессов, происходящих в кластер- [c.287]

Типичная дроссельная характеристика эжектора с сужающимися соплами дана на фиг. 49. Точка 1 соответствует критическому режиму работы, при котором, начиная от сечения запирания до выхода из камеры смешения, поток сверхзвуковой, а в выходном сечении камеры смешения располагается прямой скачок уплотнения (см. фиг. 50,а). [c.169]

Перепуск газа из области камеры смешения при неизменных параметрах обоих газов и геометрий эжектора менее эффективен. По мере открывания перепускных отверстий в этом случае степень сжатия г" с ростом коэффициента эжекции падает быстрее, чем в ранее рассмотренных сл чаях (участок 7 характеристики, см. фиг 8, а). Это объясняется возрастанием потерь давления, связанных с переходом от сверхзвуковой скорости смеси газов к дозвуковой. В точке 7 характеристики, сс.ответствующей работе эжектора на критическом режиме, когда в выходном участке камеры смешения поток сверхзвуковой, а на,входе в сужающуюся часть диффузора располагается прямой скачок уплотнения, приведенная скорость X перед прямым скачком уплотнения существенно больше, чем в точке 2 характеристики. Происходит это потому, что через выходное сечение камеры смешения в этом случае проходит меньший расход газа. Величина на этом режиме может быть найдена из очевидного соотношения [c.244]

В ударной волне имеется область сильно сжатого газа или жидкости, которая перемещается в пространстве с большой (для газов со сверхзвуковой) скоростью. Эпюра ударной волны (рис. 3.13) имеет области положительных и отрицательных давлений (зоны сжатия и разрежения). Фронт ударной волны представляет собой поверхность разрыва, на которой скачком изменяются давление, плотность, температура и нормальная составляющая вектора скорости потока жидкости. [c.65]

Другая особенность характеристик компрессора — их зависимость от начальной температуры Т и физических свойств газа. С изменением начальной температуры и состава газа и, следовательно, его плотности пропорционально последней изменяются давление и мощность компрессора. Кроме того, от температуры и состава газа зависит скорость звука а = ]/ kRT), а при обтекании лопастей вследствие неравномерного распределения скоростей в потоке газа местная скорость может возрасти до звуковой или сверхзвуковой. При этом появляется дополнительное волновое сопротивление, связанное с возникновением скачков уплотнений и с отрывом потока в связи с неустойчивостью его и обратным переходом к течению газа с дозвуковой скоростью. [c.203]

На рис. 1.19 дана схема структуры установившегося движения потоков в ВТ с ВЗУ при д = 0,5. Поступая в ВЗУ, сжатый газ движется по сужающимся винтовым каналам, разгоняясь до скоростей порядка звуковых. В этом случае имеются условия для возникновения и сверхзвуковых течений по выпуклой стороне каналов, в первую очередь, за счет значительных поперечных градиентов давления при общем снижении термодинамической температуры за счет непрерывного перераспределения поля скоростей, действия центробежного поля и возникающих вторичных циркуляционных течений и вихрей различного вида по высоте канала происходит и температурное разделение слоев. При этом наиболее низкие термодинамические температуры следует ожидать в средней части слоев. После истечения из каналов ВЗУ газ в виде ленточных спиральных струй движется по цилиндрической поверхности трубы, сохраняя приобретенный характер распределения скорости и температуры по высоте. Центробежное поле создает в области сопловых вводов большие градиенты гидростатического давления в радиальном и меньшие — в осевом направлениях. Нижние и средние слои струй, испытывая различной интенсивности торможение, делают реверс осевой скорости на различном удалении от диафрагмы и образуют охлажденный поток. Нижние слои струй, имеющие относительно средних несколько пониженное давление и повышенную термодинамическую температуру, попадая в области малых давлений за срезом ВЗУ, делают поворот на меньшем удалении от диафрагмы и большем радиусе. [c.49]

Нагрев топлива в потоке при его прохождении через подогреватель 5 имитирует нагрев топлива в топливно-масляных радиаторах дозвуковых и сверхзвуковых самолетов. Однако у некоторых сверхзвуковых самолетов топливо может нагреваться в топливных баках. Имеется вариант, в котором предусмотрена имитация нагрева топлива в баке самолета (установка ТСТ-2, рис. 41,6). [c.108]

Иначе дело обстоит с решением вариационных задач газовой динамики и с точными решениями уравнений Навье—Стокса. Эти результаты своеобразно и тесно переплетены с численными и экспериментальными исследованиями. Решение краевых задач при оптимизации формы тел в сверхзвуковом потоке газа первоначально проводилось численно, итерационным путем. Обращение в нуль одной из рассчитываемых функций подсказало путь аналитического решения и открыло путь к исследованию необходимых условий минимума и к получению новых решений. При использовании этих результатов для практики в потоках внутри сопел рассчитывался пограничный слой, а результирующая сила тяги была проверена на специальной опытной установке. Расхождение между расчетной силой тяги и ее экспериментальной величиной не превысило 0,1%. [c.5]

Рассматриваемые здесь вариационные задачи заключаются в определении формы тел, обладающих минимальным волновым сопротивлением в плоскопараллельном или осесимметричном сверхзвуковом потоке газа, и контуров сопел, реализующих максимальную силу тяги при некоторых ограничениях. Силы, действующие на тела при течениях невязкого газа, определяются давлением на стенки. Величина давления находится из рещения граничных задач для нелинейных уравнений газовой динамики. Такие задачи в настоящее время решаются численно. Нахождение решения вариационных задач со связями в виде уравнений с частными производными приводит к сложным численным процессам. О таком прямом подходе к оптимизации формы тел будет сказано в послесловии к этой главе. Здесь будет рассмотрен подход, который в плоскопараллельном и осесимметричном случаях допускает точную одномерную постановку ряда вариационных задач и их простое решение. [c.45]

На основе необходимых условий экстремума найдена [26, 27] величина максимального сопротивления одной осесимметричной конфигурации, обтекаемой сверхзвуковым потоком. [c.47]

Пусть задан набегающий поток газа, то есть функции ы(х,у), в х,у), р х,у), р х,у), удовлетворяющие системе уравнений (1.6)-(1.9). В поток (рис. 3.6) помещается некоторое тело с образующей у = Я(х), которая соединяет точки а и Ь. Поскольку рассматриваются только сверхзвуковые течения, обтекание верхней и нижней поверхностей плоского профиля можно изучать независимо друг от друга, а в осесимметричном случае достаточно рассмотреть одну меридиональную плоскость течения. Волновое сопротивление X тела с контуром аЬ, то есть проекция равнодействующей сил давления на ось х, выражается формулой [c.63]

Рассмотрим величины, входящие в последнюю формулу. В сверхзвуковом потоке имеют место неравенства [c.153]

Максимальное сопротивление в сверхзвуковом потоке [c.167]

Рассматривается газовый поток, имеющий скорость звука на прямой О А в меридиональной плоскости течения (рис. П1), и параллельный оси симметрии X. Если вниз по потоку канал расширяется и его образующая САВ имеет излом в точке А, то скорость течения становится сверхзвуковой и из точки излома выходит пучок характеристик с номерами х-Вне окрестности прямой О А течение без труда можно рассчитать, например, методом характеристик. Для этого предварительно необходимо определить трансзвуковое течение в окрестности О А. [c.224]

Параметры потока сверхзвукового течения N204 в суживающемся канале (1=1,6 м, Л =0,421 10- ж , 2=0,196-10-2 0=1,5 кг/сек) [c.163]

Шар. Перенос тепла от паров привлек к себе внимание, так как сферическая форма хорошо проявляет себя в экспериментах [Л. 172]. Однако задача усложняется тем, что в большинстве случаев, если диаметр шара не очень мал, значение критерия Маха должно быть большим для того чтобы критерий Кнудсена был достаточно велик для установления скользящего потока. Обычно это означает, что число Маха такое, что поток сверхзвуковой. В таком случае существует скачок уплотнения впереди шара (рис. 10-12) и условия позади этого скачка уплотнения должны учитываться при расчете переноса тепла. Как одну из моделей мы можем рассмотреть шар в сверхзвуковом, разреженном потоке газа с предшествующим нормальным скачком уплотнения, позади которого мы сможем рассчитать свойства газа для того, чтобы определить перекос тепла. В качестве второй модели мы можем рассмотреть раз-354 [c.354]

Интерес к изучению течений газа со скоростями, значительно превосходящими скорость звука, обусловлен не только развитием авиационной, ракетной и космической техники, но и созданием газовых центрифуг для разделения изотопов (ГЦ). Как известно, в центробежных аппаратах для разделения изотопов реализуется особый класс искусственно созданных вращательных течений — сверхзвуковые вращательные потоки. Сверхзвуковые скорости вращения газа на периферии ротора, наличие сложного распределения температуры на его боковой стенке, втекающие в рабочую камеру потоки, скорость вращения которых отличается от скорости вращения основного потока, потеря сплошности среды в центральной части ротора делают задачу исследования течения, теплообмена и переноса компонентов изотопной смеси в ГЦ чрезвычайно сложной. Достаточно сказать, что в таких течениях числа Рейнольдса могут достигать значений Ре 10 числа Маха М 8, а числа Кнудсена изменяются в пределах Известно, что исследователи сталкива- [c.197]

Интерес к изучению течений газа со скоростями, значительно превосходящими скорость звука, обусловлен не только развитием авиационной, ракетной и космической техники, но и созданием газовых центрифуг для разделения изотопов (ГЦ). Как известно, в центробежных аппаратах для разделения изотопов реализуется особый класс искусственно созданных вращательных течений — сверхзвуковые вращательные потоки. Сверхзвуковые скорости вращения газа на периферии ротора, наличие сложного распределения температуры на его боковой стенке, втекающие в рабочую камеру потоки, скорость вращения которых отличается от скорости вращения основного потока, потеря сплошности среды в центральной части ротора делают задачу исследования течения, теплообмена и переноса компонентов изотопной смеси в ГЦ чрезвычайно сложной. Достаточно сказать, что в таких течениях числа Рейнольдса могут достигать значений Re 10 , числа Маха М 8, а числа Кнудсена изменяются в пределах 10 -10 . Известно, что исследователи сталкиваются со значительными трудностями при попытках получения численных решений уравнений движения газа при больших числах Рейнольдса, когда ламинарное течение переходит в турбулентное. Однако в случае ГЦ сильное центробежное поле является мощным фактором, стабилизирующим течение и препятствующим развитию турбулентности. [c.197]

Неизбежность отставания механического ударного фронта и химической реакционной зоны вытекает из кинетических положений. В стационарной ударной волне, движущейся через газ со сверхзвуковой скоростью (у 10 — 10 см сек), градиент плотности через ударный фронт ограничивается диффузией. Диффузионный поток вещества через ударный фронт толщиной бд равен Бд дх ОАд 8в, где О — средний коэффициент диффузии в ударном фронте, а Ар — изменение плотности. В стационарном состоянии он должен быть равен потоку массыр г и внутрь ударной волны. Таким образом, решая уравнение относительно б , получаем [c.405]

Шведский инженер Лаваль впервые предложил сопло, в котором суживающаяся часть дополняется расширяющимся конусом с углом 10—12°. Это сопло получило название сопла Лаваля. В сул<и-вающейся части сопла Лаваля пар или газ расширяется от начального давления до критического, причем в минимальном сечении устанавливается критическая скорость. В расширяющейся части сопла обеспечивается дальнейшее плавное расширение пара или газа до давления окружающей среды без отрыва потока от стопок сопла и образования вихрен. При этом пар или газ вытекает из сопла Лаваля со сверхзвуковой скоростью. Эти сопла широко применяют в паровых и газовых турбинах и реактивнбй техники. [c.36]

Известно, что в сужающемся прямолинейном канале при дозвуковом энергетически изолированном течении газа происходит снижение термодинамической температуры. В винтовом сужающемся канале из-за значительных поперечных градиентов давления создаются условия для повышения скоростей слоев газа у выпуклой стенки по сравнению со скоростями в слоях газа у вогнутой стенки. Таким образом, в винтовом канале не исключено одновременное течение газа как с дозвуковыми, так и со сверхзвуковыми скоростями. Увеличивающаяся неравномерность распределения скоростей приводит уже в каналах сопловых вводов к температурному разделению потоков с более высокими термодинамическими температурами у вогнутой стенки и наиболее низкими в средней части канала по высоте. При дозвуковом течении газа по всей высоте термодинамическая температура будет понижаться по направлению к выпуклой стенке, при сверхзвуковом течении слои газа у этой стенки должны иметь несколько повышенную температуру, чем средние слои. Описанное распределение термодинамической температуры будет сохраняться и после истечения струй в трубу, при этом будут формироваться охлажденный и нагретый потоки. Нечто подобное будет происходить и в тангенциальных сопловых вводах, и, ближе всего к изложенной картине, — в сопловых вводах с лотковым или улиточным выходом. Некоторым подтверждением температурного разделения в каналах сопловых вводов служат данные В. И. Метенина, который наблюдал температурный эффект разделения в вихревой трубе (Д.т = 30 мм) с одним сопловым улиточным вводом при отношении сторон канала соплового ввода 2 3 (больший размер по [c.37]

Расчеты показывают, что для увлечения достаточного количества воздуха скорость газового потока должна приближаться к сверхзвуковой. Поэтому на практике обычно вокруг форсунок для впрыска газа располагают сопла для подачи пара с высокой скоростью, что иногда приводит к большому шуму факела. Другие виды факелов, когда используется предварительное смешение газов с воздухом (типа горелок Бунзена) или предварительное смешение с паром и последующее увлечение воздуха в форсунку, не нашлк широкого применения. Вероятная причина этого заключается в. [c.183]

Постановка вариационной задачи для плоскопараллельных и осесимметричных сверхзвуковых течений газа на основе полных нелинейных уравнений с использованием контрольного контура принадлежит Гудер-лею и Хантшу [3], которые рассмотрели задачу об оптимизации формы сопла Лаваля для случая стационарного течения несовершенного газа. Результаты этой работы приводят к краевой задаче для нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, определяющих искомые функции на контрольном контуре. К тем же результатам при решении задач внешнего обтекания независимо пришли Зандберген и Валле [4]. Несколько раньше в работах [5, 6] было опубликовано решение ряда вариационных задач газовой динамики для внешних и внутренних сверхзвуковых течений совершенного газа. В этих работах решена краевая задача для нелинейных дифференциальных уравнений на характеристике контрольного контура. В случае безвихревых потоков решение представлено в явном виде. В случае вихревых течений решение сведено к задаче Коши для дифференциального уравнения. Стернин [7] обратил внимание на то, что в одной точке характеристики контрольного контура, построенной на основе необходимых условий экстремума, ускорение может стать бесконечно большим, и нашел геометрическое место таких точек в плоскости годографа скоростей. Это геометрическое место встретилось в дальнейшем при исследовании необходимых условий минимума сопротивления. [c.46]

При постановке задач о наилучшей форме тел в сверхзвуковом потоке возникнет необходимость определения условий, которым функции V], -9, р, р или их часть, подчиняются на характеристиках. Предельно быстрое увеличение плотности приводит к соответствуюшим разрывам функций на ударных волнах, предельно быстрое уменьшение — к конечным скоростям изменения р на характеристиках с возможной бесконечной скоростью изменения р в точке или даже с разрывом в точке фокусировки характеристик (как, например, в течении Прандтля—Майера). [c.52]

Определение 6. Пусть в задаче сверхзвукового обтекания одного жесткого контура рассматривается ударная волна. Касательная к ударной волне образует положительный угол а с направлением вектора скорости набегающего потока, но этот угол меньще того, при котором скорость за ударной волной равна скорости звука. Пусть, далее, из произвольной точки М контура проведена характеристика первого семейства до пересечения с ударной волной в точке N. Функция а = aт tgy, где у = ь(х) определяет линию ударной волны, принадлежит классу Е, если кривизна линии у = ь х) в каждой точке N не меньше, чем ее значение, отвечающее кривизне контура в точке М равной -оо. [c.63]

Все рассмафиваемые здесь задачи будут сводиться к определению оптимального контура аЬ, помещенного в заданный набегающий поток газа. В течениях со сверхзвуковыми скоростями из передней точки а искомого контура (рис. 3.7) начинается, вообще говоря, ударная волна ас. Предположение о наличии такой ударной волны не офаничивает общности постановки задачи, поскольку соотношения (1.22) справедливы и [c.65]

Волновое сопротивление тела в стационарном сверхзвуковом потоке газа равно нулю, если это тело не вызывает появления ударных волн, а обтекание его является безо1рывным. Примером служит биплан Бузема-на. Простое исследование, не учитывающее детальной структуры потока, позволяет найти другую, верхнюю, фаницу волнового сопротивления при заданных габаритах тела. [c.167]

Изложенные здесь результаты оптимизации формы тел, обтекаемых плоскопараллельным или осесимметричным сверхзвуковым потоком совершенного газа, а также оптимизации формы сверхзвуковых сопел были обобщены на случай несовершенного газа Крайко [17]. В дальнейшем Крайко [39] развил обладающий своими достоинствами метод неопределенного контура, позволяющий, как вариант метода контрольного контура, сводить определенные вариационные задачи с двумя независимыми переменными к одномерным задачам. [c.174]

Николы кий А. А. О телах врашения с протоком, облааающих наименьшим волновым сопротивлением в сверхзвуковом потоке. Жуковский. Труды ЦАГИ. 1950. (2-е издание Сборник теоретических работ по аэродинамике. Москва. Оборонгиз. 1957. С. 56-63.) [c.174]

Шмыглевский Ю. Д. Расчет осесимметричных сверхзвуковых потоков газа в окрестности излома образующей тела вращения. Жуковский. Труды ЦАГИ. 1950. (2-е издание Сборник теоретических работ по аэродинамике. Москва. Оборонгиз. 1957. С. 89-115.) [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология