Экспериментальное исследование сверхзвуковых течений в каналах с отрывами потока

• Автор: Пензин, Вячеслав Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 355 с. : ил.

Обозначения III
Введение ■
1.0. Методика эксперимента
1.1. Экспериментальные модели и установки
1.2. Режимы работы и характеристики течения в установках и моделях
2.0. Отрывные течения в каналах с постоянной площадью поперечного сечения
2.1. Торможение сверхзвукового потока в каналах с различной формой
поперечного сечения
2.1.1. Каналы с круговым поперечным сечением
2.1.1.1. Псевдоскачок и отрывное течение перед > ст> пом
2.1.1.2. Геометрические параметры диссипативной области псевдоскачка
2.1.1.3. Сила трения в псевдоскачке
2.1.1.4. Зависимость параметров псевдоскачка от вида возмущения его вытываюшего
2.1.1.5. Идентификация отрывных рециркуляционных зон в псевдоскачке 30 ,
2.1.2. Каналы с прямоугольным поперечным сечением
2.1.2.1. Особенности течения торможения сверхзвукового поток! в каналах
с удлиненным прямоугольным поперечным сечением
2.1.2.2. Пульсации давления в прямоугольных канатах с большим отношением сторон
2.1.2.3. Длина области восстановления давления
2.1.3. Кольцевые каналы
2.1.4. Секторные каналы
2.1.5. Сегментные каналы
2.1.6. Торможение неравномерного сверхзвукового потока в канале
2.1.6.1. Торможение неравномерного потока в круглом канате
2.1.6.2. Торможение неравномерного потока в прямоугольном канате
2.1.7. О границе между отрывными и безотрывными течениями в каналах
с удлиненным поперечным сечением. Сравнительный анатнз этих течений
2.2. Отрывные течения, связанные с вдувом вторичных струй в
сверхзвуковой поток в канале
2.2.1. Вдув и слив воздуха через стенку круглой трубы
2.2.1.1. Модели и методика эксперимента
2.2.1.2. Особенности взаимодействия вторичных струй и основного потока в канате
2.2.1.3. Дросселирующий эффект вдуваемых струй
2.2.1.4. Слив газа из диссипативного слоя псевдоскачка
2.2.2. Взаимодействие поперечных струй с отрывным течением в
каналах с удлиненным поперечным сечением
2.2.2.1. Кольцевые канаты
2.2.2.2. Прямоугольные канаты
2.3. Об использовании концепции гидравлического диаметра при
анализе отрывных течений в канале
2.3.1. Об использовании концепции гидравлического диаметра на режимах,
при которых реализуется течение типа псевдоскачка
2.3.2.0 выборе базового значения гидравлического диаметра
2.4. Влияние числа Яе на восстановление давления и длину области перехода сверхзвукового течения к дозвуковому
3.0. Торможение сверхзвукового потока в каналах с местными
сужениями и расширениями поперечного сечения
3.1. Сверхзвуковое течение в трубе при наличии конических и
клиновидных тел, и решетки пилонов
3.2. Обтекание сверхзвуковым потоком кольцевой выемки
3.3. Взаимодействие псевдоскачка с препятствием
3.4. Вдув вторичных струй с кольцевого уступа
3.5. Пульсационные характеристики течения торможения за решеткой пилонов

3.5.1. Методика эксперимента и характер течения
3.5.3. Пульсацнонные характеристики
3.5.3. Спектральный анализ
4.0. Торможение сверхзвукового потока в расширяющихся каналах
4.1. Особенности сверхзвукового течения в ступенчатых каналах 12х
4.1.1. Каналы с круговым поперечным сечением
4.1.2. Каналы с прямоугольным поперечным сечением
4.2. Влияние газодинамических параметров течения в круглой ступенчатой ірубе
на донное давление 13»
4.2.1. Влияние чисел Re на течение в ближнем следе
4.2.2. Зависимость донного давлення от М, 5 угла наклона стенки
а степени расширения канала
4.3. Влияние формы поперечного сечения сту пенчатого канала до и
после уступа на донное давление
4.3.1. Открытые, полуоткрытые и закрытые каналы. .Методика
эксперимента
4.3.2. Влияние на донное давление степени расширения канала, у гла наклона боковых стенок и сдвига осей канала
4.4. Донное давление в кольцевых ступенчатых каналах
4.5. Торможение сверхзвукового потока в ступенчатой трубе
4.6. Торможение сверхзвукового потока в плавно расширяющихся прямоугольных каналах
4.6.1. Геометрия каналов и особенности эксперимента
4.6.2. Влияние на характер течения торможения степени расширения, угла
наклона стенки, отношения сторон и гидравлического диаметра канала
4.6.3. Интегральные характеристики течения торможения
4.6.4. Перемещение области восстановления давления вдоль комбинированного
канала при изменении противодавления
4.7. Восстановление давления ь дозвуковом диффузоре, установленном
за сверхзвуковым диффузором
4.8. Передача возмущений в каналах при различных способах создания противодавления, включая горение топлива 1S6
4.8.1. Передача возмущений в каналах постоянного поперечного сечения
4.S.2.. Передача возмущений в расширяющихся каналах
5.0. Некоторые способы управления отрывными течениями в каналах
5.1. Переход от отрывного течения к безотрывному за счет установки клиновидных тел и перегородок
5.2. Изменение формы поперечною сечения канала по длине как способ
ДОСТИЖеННЯ беЗОтрЫВНОГО ТеченИЯ 2Ü0
5.3. Уменьшение числа М за счет внесения в поток дополнительных сопротивлений как способ достижения безотрывного течения
5 4 Воздействие на характер течения и восстановление давления,вдува
струй газа - •
6.0. Вторичные эффекты отрывных течений в каналах, связанные с вду вом струй
6.1. Использование вдува поперечных струн для запу ска моделей с проюком
6.2. Влияние вдува струй на сопротивление канала с прямоугольной
кольцевой выемкой
6.3. О глубине проникновения поперечных струй в канал и об
эквивалентном теле
6.4. Возможности моделирования сверхзвукового потока за счет
вдува поперечных струй
Выводы
Литература

ОБОЗНАЧЕНИЯ
а. а - скорость звука, критическая скорость звука
А - площадь
Ь - ширина
Ь - соотношение сторон каната
Сг - коэффициент трения
ас! - диаметр, сила сопротивления
- сила, частота, степень расширения
1=ши+рА - полный импульс
Н. й - высота усту па, глу бина проникновения струи
Ц 1 - длина канала
М - число Маха
ш -масса
п - показатель степени, число отверстий
р. Ро- Рс - статическое, полное давление и давление измеряемое трубкой Пито
Яе - число Рейнольдса, рассчитываемое по гидравлическому диаметру каната
8 - расстояние между отверстиями, спектральная плотность мощности спектра пульсаций
Тд - температура, интегратьный временной масштаб
Я - радиус, автокорреляционная фу нкция, осевая сила
и - скорость
X - координата,
а - угол атаки
Р - коэффициент увеличения массы
б - толщина пограничного слоя
5' - толщина вытеснения пограничного слоя
5" - толщина потери импульса
ер, - среднеквадратичное отклонение давления, отнесенное к р+
Р - плотность
л, = и /а* - коэффициент скорости
г(>.)=л+1//. - импульсная функция
ц(Л») = ри /(ри) * - газодинамическая функция
X - напряжений трения
с - коэффициент потери импульса =0/1
0 - угол наклона стенки
Ф - центральный угол сектора
ИНДЕКСЫ
а - параметры на срезе сопла, ау - среднее,
Ь - донное, заднее, граничное
с - постоянное, выемка, ядро
(1 - сопротивление, расчетное
N - сопло
в - отрыв, пилон
ут - стенка
11 - гидравлический

2.1.4. Секторные каналы
Можно ожидать, что характер течения б каналах, поперечное сечение которых представляет собой кольцевой сектор, может быть близким к характеру течения как в кольцевом, так п в прямоугольном каналах. Рассмотрим вначале течение торможения сверхзвукового поюка в секторных канатах в схеме присоединенного воздухопровода. На Рис. 2.1.4.1 приведено распределение давления в нескольких секторных канатах, образованных путем установки продольных перегородок, в кольцевой канат. Центратьные углы сектора составляли <р-360“, 180° иУО^, а гидравлические диаметры с1н =15,0, 14,4 и 13.6 мм соответственно. Вначате остановимся на влиянии углов каната на характер течения. Для варианта с одной перегородкой (ф = 360?) на Рис. 2.1.4.1 приведено распределение давления вдоль двух образующих, одна из которых расположена непосредственно у перегородки (кривые 2 и 3 отмечены пунктиром), а другая диаметратьно противоположно (кривые 1 и 4, отмечены треугольниками). Здесь продольные размеры отнесены к диаметру трубы 6=81,4мм. Видно, что при матом противодавлении, когда головная часть отрывной зоны находится в задней части канала с толстым пограничным слоем, поток неравномерен: вдоль пространственною угла вверх по потоку выдвигается “язык” оторвавшегося пограничного слоя. При увеличении противодавления и перемещении зоны восстановления давления в начато трубы, где пограничный слой тонок, поток выравнивается, распределение давления по двум образующим совпадают, реализуется “классический" псевдоскачок.
Влияние формы каната на торможение сверхзвукового потока должно проявляться также через различие в величине потерь на трение из-за различной смачиваемой поверхности. На Рис. 2.1.4.1 рассмотрены два варианта кривых: при одинаковом противодавлении (р=0,22) и при одинаковом положении начата псевдоскачка (противодавления различны). Из рассмотрения графиков следует, что несмотря на матое различие в <1н, разница в длине передачи возмущений при одинаковом противодавлении очень велика. Концепция гидравлического диаметра вследствие малости <1Ь (см. раздел 2.3.2), в данном случае, не может быть использована для определения положения псевдоскачка при заданном противодавлении. Важнейшим фактором, определяющим это положение, как показано в разделе 4.8, являегся среднее число М потока в сечении измерения противодавления.