Исследование внутренних течений в сверхзвуковой струе

Abstract

Проведенные исследования позволяют распространить полуэмпирическую теорию расчета параметров газа в сверхзвуковом участке струи на случай истечения ее из сопла с раструбом. Теоретически получено для струи, истекающей из сопла с раструбом, математическое выражение коэффициента расхода газа через границу, отделяющую ядро от внешнего пограничного слоя. Использовано уравнение координат ударно-волновой структуры (УВС), служащее «каркасом» ядра струи при определении параметров газа в нем. Экспериментальные исследования УВС проведены на струях продуктов сгорания топлив «бензин-воздух», «керосин-кислород» с температурами рабочего тела 2100…3395К. Установлена эмпирическая зависимость приведенного коэффициента расхода от степени нерасчетности сопла в виде полинома нулевой степени. Приведение проводилось с использованием чисел Рейнольдса характерных сечений ядра струи. Установлены особенности изменения коэффициента расхода при отрывных режимах течения газа в сопле.

Проведені дослідження дозволяють поширити напівемпіричну теорію розрахунку параметрів газу в надзвуковій ділянці струменя на випадок витікання її із сопла з розтрубом. Теоретично отримано для струменя, який спливає із сопла з розтрубом, математичне вираження коефіцієнта витрати газу через кордон, що відокремлює ядро від зовнішнього прикордонного шару. Використано рівняння координат ударно-хвильової структури (УХС), що служить «каркасом» ядра струменя при визначенні параметрів газу в ньому. Експериментальні дослідження УХС проведені на струменях продуктів згоряння палив «бензин-повітря», «гас-кисень» з температурами робочого тіла 2100 … 3395 К. Встановлено емпіричну залежність приведеного коефіцієнта витрати від ступеня нерозрахованості сопла у вигляді полінома нульового ступеня. Приведення проводилося з використанням чисел Рейнольдса характерних перетинів ядра струменя. Встановлено особливості зміни коефіцієнта витрати при відривних режимах плину газу в соплі.