Математическое моделирование течения струи реверсивного устройства турбореактивного двигателя во внешнем потоке

• Автор: Варсегов, Вадим Львович
• Шифр специальности: 05.07.05, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 233 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА Г ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕЧЕНИЯ СТРУИ В IЮГ1ЕРЕЧНОМ ПОТОКЕ.

1.1. Эмпирические и полуэмпирические методы расчета струи в потоке

1.2. Интегральные методы расчета струи в потоке.

1.2.1. Полуэмпирические теории турбулентности.

1.2.2. Решение задачи о струе в потоке интегральным методом.

1.3. Численные методы расчета струи в потоке

1.4. Постановка цели и задачи исследования

2. РАСЧЕТ ТЕЧЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОЙ СТРУИ СЕКТОЙЮЙ ФОРМЫ, ВЫТЕКАЮЩЕЙ ПОД УГЛОМ НАВСТРЕЧУ РАВНОМЕРНОМУ ПОТОКУ

2.1. Интегральный метод расчета основного участка струи.

2.2. Интегральный метод расчета начального участка струи
2.3. Интегральный метод расчета переходного участка струи.
2.4. Адаптация метода расчета струи к натурным условиям работы двигателя в режиме реверсирования тяги.
2.4.1. Определение параметров струи на выходе из решеток реверсивного устройства.
2.4.2. Методика опенки режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле
2.5. Программа расче та течения секторной струи в потоке
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. Экспериментальные установки и исследуемые модели.
3.2. Методика проведения испытаний и обработки полученных результатов.
3.2.1. Тарировочные эксперименты
3.2.2. Порядок проведения испытаний.
3.2.3. Методика обработки экспериментальных данных
3.3. Определение погрешности измерений и обработки результатов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Экспериментальное определение параметров струи на выходе из решеток реверсивного устройства.
4.2. Экспериментальное определение режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле.
4.2.1. Моделирование режима работы двигателя ПС
4.2.2. Определение режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле.
4.3. Некоторые особенности исследуемого течения.
4.3.1. Затопленная секторная струя.
4.3.2. Секторная струя, распространяющаяся в потоке
4.4. Сопоставление полученных экспериментальных результатов с расчетными зависимостями других авторов
4.4.1. Струя квадратной формы
4.4.2. Веерная струя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Рассмотрим наиболее простые и широко используемые в практических расчетах полуомпирическис теории турбулентности и некоторые их особенности. Простейший способ замыкания уравнений Рейнольдса состоит в установлении связей между осредненными гидродинамическими характеристиками течения и напряжениями Рейнольдса. Если в осредненном течении происходит перемещение частиц жидкости относительно друг друга, то напряжения сдвига г как-то должны зависеть от производных средней скорости по координатам. Эта формула аналогична но виду формуле Ныотона для вязкостного трения. Если теперь предположить, что новая неизвестная величина К каким-либо образом зависит от координат, то формула (1. В некоторых частных случаях можно положить К = const, причем численное значение К подлежит определению из опыта. Другие полуэмпирические теории турбулентности имеют по сравнению с теорией Буссинеска то преимущество, что для определения входящих в них неизвестных величин могут быть использованы соображения физического характера либо соображения размерности и теории подобия. Сюда, прежде всего, относятся полуэмпирические теории Тэйлора и Прандтля, основанные на введении понятия пути перемешивания (пути смешения). В то же время вблизи внешней границы пограничного слоя длина пути смешения, как показывают расчеты, практически не зависит от поперечной координаты, то есть здесь I (у)»const. Таким образом, течение во внешней части турбулентного пограничного слоя имеет много общего с течениями в турбулентном следе и струе. Прандтлю принадлежит гипотеза о возможности обобщения указанной теории на случай трехмерного течения, однако вследствие громоздкости получающихся при этом выражений она не нашла практического применения. Формула Тейлора получена для плоского движения, при котором все параметры течения не изменяются вдоль оси х, а являются функциями только поперечной координаты у. I в формуле Прандтля. Тейлора (1. Прандтля (1. Для трехмерных течений составляющие завихренности уже не сохраняются при переносе и к ним теория переноса непосредственно не применима. Для расчета трехмерных течений может быть применена обобщенная и т ак называемая видоизмененная теория переноса завихренности. Формулы (1. Поскольку в приближении пограничного слоя изменение параметров течения поперек потока горгядо сильнее, чем вдоль потока, эти формулы обычно используют при расчете пограничного слоя и струйных течений, то есть для случаев, когда происходит деформация профилей скорости вдоль по потоку или, когда линии тока не прямолинейны, что есть то же самое. Если предположить, что длина нуги смешения / в формуле Прандтля (1. Формула (1. Применение се затруднено в задачах свободной турбулентности, где профиль скорости всегда имеет точку перегиба, поэтому в ней с)2и/ду7 =0 и, следовательно, г = оо, что не соответствует действительности [2]. Формула Прандтля (1. Этот коэффициент иногда называют коэффициентом турбулентной или вихревой вязкости. Несмотря на то, что формула (1. Так, при выводе формулы (1. Прандтль предположил, что жидкие моли, перемещающиеся при турбулентном перемешивании поперек течения, имеют размеры одного порядка с поперечными размерами зоны перемешивания, в то время как при выводе формулы (1. Достоинство формулы (1. Ньютона для ламинарных течений. Поэтому ее использование позволяет простым пересчетом перейти от результатов изучения ламинарных струйных течений к турбулентным. Применение формул (1. Это позволило Г. Шлихтингу сделать вывод о полной пригодности полуэмлирической теории турбулентности для расчета струйных течений [2]. Исследования последних лет позволили значительно углубить понимание действительного механизма турбулентного переноса и обнаружили при этом серьезные недостатки полуэмпи-рических теорий турбулентности. Но, в то же время они показали, что полуэмпирические теории отображают наиболее важные особенности осредненных характеристик турбулентных течений. Рсйнольдсовы напряжения сдвига зависят не только от локальных параметров течения в данной точке, но и от характеристик течения в поперечном сечении зоны смешения и вверх по потоку, то есть от предыстории течения. Формулы (1.