Экспериментальное исследование течения газа в перфорированной рабочей части околозвуковой аэродинамической трубы с разгоном течения перед эжекторной частью

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УЧЕНЫЕ 3 АП И С К И Ц, А Г И Том VI '- 1975 —
№ 6
УДК 533.6. 071.1 629.7. 018. 1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В ПЕРФОРИРОВАННОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ОКОЛОЗВУКОВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ С РАЗГОНОМ ТЕЧЕНИЯ ПЕРЕД ЭЖЕКТОРНОЙ ЧАСТЬЮ
В. Р. Бертинь, А. В. Полякова, В. Т, Харитонов
Приведены результаты экспериментального исследования основных газодинамических характеристик течения газа в перфорированной рабочей части околозвуковой аэродинамической трубы, снабженной разгонным участком течения газа перед эжекторной частью. Показано, что при числе М потока газа в рабочей части М «1,4 применение такого разгонного участка приводит к снижению суммарных потерь полного давления газа на ~8% и увеличению числа Мтах на ~0,05. & gt-,
До настоящего времени д^я околозвуковых аэродийамических труб широко используется перфорированная рабочая часть, в которой отсасывание газа из камеры перфорации осуществляется через свободную щель в цилиндрический канал диффузора с использованием эжектирующего действия рабочего потока газа (фиг. 1). Теория рабочей части такой схемы, разработанная в 1954 г. Г. И. Тагановым [1], позволяет с удовлетворительной для практических целей точностью определять основные газодинамические характеристики трубы — диапазон непрерывного регулирования числа М рабочей части и суммарные потери полного давления рабочего газа- при этом максимальное число Мтах определяется в зависимости от отношения площадей поперечных сечений цилиндрического канала диффузора и рабочей части /^ =/у. Рр, (при нулевом угле наклона перфорированных стенок рабочей части)..
3 Ч
1 — сопло- 2 — рабочая часть- 3 — перфорированная стенка- 4 — камера перфорации- 5 — цилиндрический канал эжекторной части- 6 — диффузор- 7 — стенка разгонного участка.
Фиг. 1
Применение известных условий повышения эффективности газового эжектора [2] к эжекторной части трубы рассматриваемой схемы приводит к улучшению суммарных характеристик трубы. Так, например, расчеты показали, что использование условия оптимальности одноступенчатого газового эжектора [2] дает при М & gt- 1 уменьшение суммарных потерь полного давления рабочего газа на ~3% и приблизительно такой же рост величины числа Мтах. Для практической реализации этого условия в схему трубы необходимо ввести новый элемент: конечный участок перфорированной рабочей части выполнить в виде расширяющегося канала с непроницаемыми стенками (см. штрих-пунктирный контур на фиг. 1). Степень расширения такого канала — разгонного участка течения газа — при М & gt- 1 определяется числом Мтах с использованием условия оптимальности газового эжектора. На фиг. 2 приведены расчетные зависимости, характеризующие
1,1
орЬ г1э ¦*. = 7/5 /

1 / •
/ /
м'-оРг //


/ ! /
,/ ,/ / /
/ А г
/ г
/ / /
/ /
/ д к"^^Я'-?ц]. 1. 1
/
/
/ / ,

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 М
Фиг. 2
п-р'-
/*=
'-Р
*-рч
1,3
1,2
параметры разгонного участка. Значения Гэ при М& lt-4,4 в данном случае практически такие же, как и для схемы эжекторной части, принятой в работе [1].
Можно отметить, что в работе [3] также рассмотрено и экспериментально апробировано использование разгонного участка за рабочей частью для повышения Мтах. Однако в этом исследовании не использованы условия повышения эффективности газового эжектора и поэтому параметры разгонных участков выбраны неоптимально.
Экспериментальная проверка эффективности высказанного выше предложения выполнена в'-опытной околозвуковой трубе ЦАГИ с размером поперечного сечения рабочей части 150X150 мм. При проведении эксперимента конечные непроницаемые участки верхней& quot- и нижней перфорированных стенок трубы устанавливались под тремя различными углами наклона 5 = 0- 5°30'- и 8°, что соответствовало степени расширения канала/=1,0- 1,12 и 1,16 (вариант 3 = 0, /= 1,0 — принятая в работе [1] схема). Было использовано звуковое сопло (Мо=1,0). Перфорированные стенки имели два значения угла наклона — ап = 0 и 30'-. Перфорация стенок — круглые отверстия, проницаемость стенок-21%- в начале перфорированной стенки небольшой участок имел проницаемость 40%. Относительная площадь сечения цилиндрического канала эжекторной части Тэ «1,7. ' _ _
В эксперименте при фиксированных параметрах (В, /, ап и Ра) для регулирования числа М (от -0,7 до Мтах, определяемого запиранием течения на начальном участке цилиндрического канала эжекторной части [1]) изменялся перепад давлений — в форкамере трубы к атмосферному Ро1Ра- Измерялись следующие параметры: давление в форкамере трубы р0, давление в камере перфорации рк и распределение давления по оси боковой непроницаемой стенки
трубы Р1=/(х) в ряде опытов осуществлено фотографирование картины течения газа в рабочей части трубы, включая начало разгонного участка. При обработке экспериментальных данных, как обычно, определялись значения числа М по давлению в камере перфорации Мк = /(рк1ро) и распределение чисел Мi=f^PilPo, л: = лт/йр ч), определенных по местному статическому давлению на оси боковой стенки рабочей части трубы (Лр ч — высота рабочей части). При удовлетворительных свойствах перфорированных стенок после начального разгонного участка течение газа в рабочей части не должно иметь продольного градиента числа М, — при равенстве М* = Мк. Однако, если стенки рабочей части и не обеспечивают полного выравнивания давления, то относительное давление в камере перфорации (или определяемое им число Мк) можно принять за характеристику эффективности эжекторной части трубы рассматриваемой схемы.
сх».
Результаты проведенного экспериментального исследования подтвердили, что разгонный участок после рабочей части, выполненный согласно расчетным данным, обеспечивает положительный эффект. Так, на фиг. 3 представлены '- экспериментальные зависимости МI =/(х, р01ра), причем две из них получены без разгонного участка и две другие — с разюнным участком. На этом графике приведена также схема рабочей части аэродинамической трубы и указаны условия испытаний. Из данных фиг. 3 видно, что влияние разгонного участка на распределение чисел М- по длине собственно рабочей части отсутствует, но в районе этого участка наблюдается заметное отличие — числа М/ интенсивно возрастают. Следует отметить, что если при перепадах давления ро/ра, соответствующих числам М& lt-1,2, течение газа на значительной длине рабочей части после начального разгонного участка было безградиентным, то при больших перепадах давления ро! ра (при М& gt- 1,2) давление в рабочей части не выравнивалось до давления в камере перфорации и течение газа в рабочей части имело продольный градиент числа М. Это видно, например, из сравнения на фиг. 3 значений чисел Мк и М 1 — /{х). Две верхние зависимости М/=/ (х), приведенные на фиг. 3, показывают, что наличие разгонного участка принятой схемы обеспечивает заметное снижение суммарных потерь полного давления рабочего газа: при равных значениях чисел Мк и совпавших зависимостях Мг=/(лг)для собственно рабочей части при наличии разгонного участка потребная величина перепада давления ро/ра на 8,5% меньше, чем при отсутствии разгонного участка.
1 — без разгонного участка ¦)
2- с разгонным участком / = 1,12. 8 = 5°30'- I ТО-1 ЦАГИ
3 — данные работы [3] варианты № 2 и 4 }
Фиг. 4
На фиг. 4 представлены экспериментальные значения Мк -/(рй1ра). Как видно из этого графика, при Ро1ра& lt-^. 1& gt-6(МК<- 1,3) влияние разгонного участка практически отсутствует, однако, при Ро1РаЖ6, это влияние тем больше, чем
Мо = 1,0- ап й: _30- «1,70- ж 1,90: М г» 1,43- Мк «1,47. 1 — ось ТО-1- 2 — фотография течения
Ра
газа в рабочей части- 3 — перфорированная стенка- 4 — камера перфорации- 5 — створка эжекторнои части- 6 — стенка разгонного участка (/= 1,12- 5 = 5°30'-)
Фиг. 5
больше перепад давления р& lt-, 1ра. При рй! ра & gt-2 наблюдается стабилизация чисел Мк, обусловленная запиранием течения на начальном участке цилиндрического канала эжекторной части. Наличие разгонного участка, как видно из фиг. 4, обеспечивает прирост в значении числа Мк тах на величину ДМ 0,05. Если же рассматривать величины перепада давления ро1ра при фиксированных значениях числа Мк& gt-1,3, то с ростом Мк наблюдается уменьшение суммарных потерь давления газа, составляющее при Мк=г1,48 величину ~8%. Результаты работы [3], приведенные на фиг. 4, уступают полученным в данном исследовании, что объясняется неоптимальным выбором в работе [3] параметров разгонного участка.
На фиг. 5 представлена теневая фотография течения в рабочей части аэродинамической трубы, включая начало разгонного участка. По наклону характеристических линий отчетливо видно увеличение числа М, вызываемое отклонением стенки разгонного участка на угол 6 = 5°30- отрыв потока от стенки отсутствует.
Полученные данные подтверждают возможность улучшения газодинамических характеристик околозвуковой аэродинамической трубы путем повышения эффективности ее эжекторной части.
ЛИТЕРАТУРА
1. Г р о д з о в с к и й Г. Л., Н и к о л ь с к и й А. А., С в и щ е в Г. П., Таганов Г. И. Сверхзвуковые течения газа в перфорированных границах. М., «Машиностроение «, 1967.
2. Ха ритонов В. Т. Исследование эффективности газового
эжектора с цилиндрической камерой смешения. «Теплоэнергетика& quot-, № 4, 1958..
3. S р е п с е D. A., Bennet A. S. Model test on ап effuser induction scheme for operating a transonic wind tunnel., ARC» — CP, N 420, London, 1959.
Рукопись поступила 19/XII 1974 г

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой