Геометрическим воздействием на поток называется воздействие на него путем изменения площади F поперечного сечения канала
Если в формуле (5.3) положить, что , то получим
.
Это уравнение связывает между собой:
- величину , определяющую характер изменения скорости вдоль канала;
- число Маха, характеризующее режим течения (дозвуковой или сверхзвуковой);
- величину , характеризующую необходимый характер изменения площади поперечного сечения канала по его длине.
Форма сопла. Соплом называется специально спрофилированный канал, предназначенный для разгона потока ( .
Если скорость потока на входе в сопло меньше скорости звука, т.е. поток дозвуковой ( , тогда
.
Следовательно, для разгона ( ) дозвукового потока канал сопла должен быть суживающимся (рис. 5.1а).
Если скорость потока на входе в сопло больше скорости звука, т.е. поток
сверхзвуковой ( , тогда
.
Следовательно, для разгона ( ) сверхзвукового потока канал сопла должен быть расширяющимся (рис. 5.1б).
![]() |
а) б) в) Рис. 5.1. Формы каналов для разгона газового потока |
Таким образом, невозможно осуществить разгон потока от дозвуковой до сверхзвуковой скорости только в суживающемся или расширяющемся канале. Это возможно осуществить в комбинированном сопле, состоящем из суживающейся и расширяющейся частей (рис. 5.1в). В суживающейся части поток разгоняется до скорости звука (М=1), а в расширяющейся части – до сверхзвуковой скорости (М>1). Такие сопла называются соплами Лаваля, минимальное сечение в них называется критическим.
Рассмотрим изменение параметров газа при его течении в сопле. Из полученных выше зависимостей следует, что, так как в сопле , то давление, температура и плотность вдоль тракта сопла снижаются. Действительно:
;
;
.
.к.
.
Форма диффузора. Диффузоромназывается канал, в котором происходит уменьшение скорости потока ( .
![]() |
а) б) в) Рис. 5.2. Формы каналов для торможения газового потока |
Если скорость потока на входе в диффузор меньше скорости звука, т.е. поток дозвуковой ( , тогда
.
Следовательно, для торможения ( ) дозвукового потока канал диффузора должен быть расширяющимся (рис. 5.2а).
Если скорость потока на входе в диффузор больше скорости звука, т.е. поток сверхзвуковой ( , тогда
.
Следовательно, для торможения ( ) сверхзвукового потока канал диффузора должен быть суживающимся (рис. 5.2б).
Таким образом, невозможно осуществить торможение потока от сверхзвуковой до дозвуковой скорости только в суживающемся или расширяющемся канале. Это возможно осуществить в комбинированном диффузоре, состоящем из суживающейся и расширяющейся частей (рис. 5.2в). В суживающейся части поток тормозится до скорости звука в критическом сечении (Мкр=1), а в расширяющейся части – до дозвуковой скорости (М2<1).
Рассмотрим изменение параметров газа при его течении в диффузоре. Из полученных выше зависимостей следует, что, так как в диффузоре , то давление, температура и плотность вдоль тракта диффузора повышаются. Действительно:
;
;
.
.к.
.
Идеальное течение газа в соплах. Основные понятия
Будем считать, что:
- газ идеальный;
- течение происходит без трения ( ) и энергообмена с окружающей средой (
).
Разгон газа в сопле (рис. 5.3) сопровождается понижением статического давления. Поэтому давление газа перед соплом должно быть выше, чем давление окружающей среды, в которую происходит его истечение.
Основные понятия и определения
Располагаемой степенью понижения давления газа в сопле называется отношение полного давления газа на входе в сопло к давлению окружающей среды, т.е. .
Действительной степенью понижения давления газа в сопле называется отношение полного давления газа на входе в сопло к давлению в выходном сечении сопла, т.е.
Степень понижения давления газа, при которой газ разгоняется до скорости, равной местной скорости звука, называетсякритической
Так как , а
, то
.
![]() | ![]() | |
Рис. 5.3. Схема сопла | Рис. 5.4. Зависимость скорости истечения из сопла от pс |
Как видно, pкр для идеального газа зависит только от показателя адиабаты k и для продуктов сгорания керосина в воздухе (c k = 1,25…1,33) она равна 1,80…1,85.