Расчетное исследование газодинамического течения в дисковом генераторе Гартмана

• Автор: Соколов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА В ДИСКОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ ГАРТМАНА
§1.1 Численные методы решения нестационарных газодинамических течений при наличии сильных разрывов
§ 1.2. Метод расчета
§ 1.3. Схема и расчётная область дискового генератора
§1.4 Анализ точности моделирования колебательного процесса в дисковом генераторе по результатам сравнения расчёта и эксперимента
Глава 2. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРТИНЫ ТЕЧЕНИЯ В ДИСКОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ РЕЗОНАТОРА
§2.1. Структура радиальной щелевой перерасширенной сверхзвуковой струи, истекающей в затопленное пространство
§2.2. Численное исследование течения идеального газа в дисковом генераторе в широком диапазоне изменений размеров резонатора 30 §2.3. Автоколебания в пульсирующем генераторе на основной моде
§2.4. Автоколебания в пульсирующем генераторе на частоте высших мод
§2.5. Автоколебания в пульсирующем генераторе с широким резонатором

Глава 3. РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОКОЛЕБАНИЙ В ДИСКОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ НА ОСНОВНОЙ И ВЫСШИХ МОДАХ
§3.1. Определение частот собственных колебаний газа в дисковом резонаторе и энергетических характеристик генератора в акустическом приближении
§3.2. Исследование возникновения неустойчивости отошедшей ударной волны перед резонатором
§3.3. Исследование прохождения возмущений по каналам внутренней и внешней связи при автоколебаниях в генераторе
§3.4. Влияние глубины резонатора на интенсивность и моду колебаний. Исследование взаимодействия внутренней и внешней связей §3.5. Анализ интенсивности автоколебаний
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Пульсации давления (ПД) связаны в основном с неустойчивостью течения газа или жидкости. Возникновение таких пульсаций может приводить к нарушению работы устройства или даже к его фатальному разрушению. Примерами пульсаций, отрицательно действующих на различные процессы, являются пульсации в донных областях, в камерах сгорания, в подводящих топливных магистралях, внутри сопел летательных аппаратов, в сопловых решётках газодинамических лазеров, в выемках, за уступами и в местах соединения участков технологических линий и т.д. Но существует ряд областей техники, где пульсации давления используются сознательно, например, для разрушения горных пород, для интенсификации процессов химической технологии (перемешивание доселе несмешивающихся жидкостей, распыление жидкости и др.), для отделения мелкодисперсных частиц (например, сажи) от газового потока и т.д.
Одним из наиболее интересных технических приложений, связанных с пульсациями давления, является газоструйный излучатель звука, впервые экспериментально исследованный Гартманом [1]. Им было обнаружено (1919г.), что если истекающая из сверхзвукового сопла стационарная струя натекает на преграду - трубку, открытый конец которой направлен навстречу струе, то наблюдаемое при этом течение может быть как стационарным, так и пульсирующим. При пульсирующем процессе в такой системе происходят сильные колебания давления, генерирующие звук большой интенсивности. В настоящее время такие газоструйные генераторы находят широкое применение в качестве мощных акустических излучателей.
Позднее Шпренгером [2] было обнаружено, что при возникновении пульсаций в таком устройстве дно резонансной трубки нагревается. Первоначально зафиксированная температура равнялась 698 К. Впоследствии, при

приближается к входу в резонатор и газ начинает втекать в резонатор (в правую от узла область);
- рис.2.8е - взаимодействие двух волн сжатия в области узла, в дальнейшем картина течения будет такая, как на рис.2.8а.
В заключение параграфа, дадим общие характерные моменты режима течения при автоколебаниях на 1-ой моде:
- основным отличием колебательного процесса на первой моде является более сложная картина течения и наличие в любой момент времени в резонаторе сразу трех волн сжатия или разрежения, что приводит, как будет показано в гл.З, к наличию узла давления в резонаторе;
- в отличие от режимов течений на основной моде здесь наблюдаются гораздо меньшие расходные колебания газа. По линиям тока видно, что в расходных колебаниях задействована лишь примерно 10% общего расхода сопла;
- наблюдаются слабые колебания контактного разрыва, что также связано с малыми расходными колебаниями;
- обращает на себя внимание и поведение натекающей на резонатор струи, имеющей характерные поперечные колебания. В момент, когда вторая "бочка" широкая, третья - узкая и, наоборот. Эта особенность подробно будет рассмотрена в гл.З.
2.5 Автоколебания в пульсирующем генераторе с широким резонатором
Следующий тип колебаний - несимметричные колебания, представлен вариантом на рис.2.8а-е. Этот тип колебаний наблюдается в широких резонаторах, когда ширина резонатора больше ширины натекающей струи. По этой причине тормозящая струю, волна может смещаться внутрь