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 (М_кр=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, p_кр 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.