close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

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

код для вставкиСкачать
УЧЕНЫЕ
Том
у дк
ЗАПИСКИ
ЦАГИ
.мб
1975
V/
533.6.071.1
629.7.018.1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА
В ПЕРФОРИРОВАННОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ
ОКОЛОЗВУКОВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБbI
С РАЗГОНОМ ТЕЧЕНИЯ ПЕРЕД ЭЖЕКТОРНОЙ ЧАСТЬЮ
В. Р. Бертынь, А. В. Полякова, В. Т, Харитонов
Приведеuы результаты экспериментального исследования основ·
ных газодинамических характеристик течения газа в перфорирован­
ной рабочей части околозвуковой аэродинамической трубы, снабжt:н­
ной разгонным участком течения газа перед эжектор ной частью.
Показано, что при числе М потока газа в рабочей части М ~ 1,4
применение
такого
разгонного
марных потерь полного
М mаХ на .-0,()5.
участка
давления
приводит
газа на
.-8%
к
снижению
сум­
и увеличению числа
До настоящего времени дiя околозвуковых аэродинамических труб широко
используется перфорированная рабочая
часть, в которой отсасывание газа И:!
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
-
диа·
пазон непрерывного регулировани!,! числа М рабочей части и суммарные потери
полного давления рабочего газа; при этом максимальное число М mаХ опреде·
ляется в зависимости от отношения площадей поперечных сечений цилиндри-
ческого канала диффузора и рабочей части ~
= Рэ/Рр.ч. (при
нулевом угле на­
клона перфорированных стенок рабочей части).
3
'1
6
f
Рк
--ио
-"
и'
И
,О
_ _ .L._.
2
J-
сопло;
2 -
рабочая часть;
3-
перфорированная стенка;
- диффузор; 7
ский канал зжекторной части; б
Фиг.
104
1
4 -
-
камера перфорации;
5 -
стенка разгонного участка.
цилиндриче­
Применение известных условий повышения
эффективности
газового эже'к­
тора [2] к эжектор ной части трубы рассматриваемой схемы приводит к улуч­
шению суммарных характеристик трубы. Так, например, расчеты показали, что
использование условия оптимальности
одноступен чатого
газового
эжектора
[2]
дает при М> 1 уменьшение суммарных потерь полного давления рабочего газа
на -3% и приблизительно такой же рост величины числа М mах • Для практиче~
ской реализации этого условия в схему трубы необходимо ввести новый элемент:
конечный участок перфорированной рабочей части выполнить в виде расширяю­
щеrося канала
с
непроницаемыми стенками
(см.
штрих-пунктирный контур на
фиг. 1). Степень расширения такого канала - разгонного участка течения газа­
_при М> 1 определяетси числом М mаХ с использованием условия оптимальности
газового эжектора. На фиг. 2 приведены расчетные зависимости, хар актеризующие
м;pt;Fa
x.=7/S
- р'
f=r.
/
рч
1,8
/
//
MbPt ".~
1,5
/1
V!
://
1,5
/
.1
/
Fa
/
v
/
/'
I
f
/
.1
/
V
./
о
~MIft,1
/V
/
.;/
1,0
1,1
1,?
1,3
/,5
1,'1
Фиг.
1,5 М 1
2
параметры разгонного участка. 3на чения Fэ при М
<: 1,4 в данном случае практи­
чески такие же, как и для схемы эжекторной части, принятой в работе [1].
Можно отметить, что в работе [3] также рассмотрено и экспериментально
апробировано использо~ание разгонного
участка
за
рабочей частью для повы­
шения М mах . Однако в этом исследовании не использованы условия повышения
эффективности газового эжектора и поэтому параметры разгонных участков
выбраны неоптимально.
Экспериментальная проверка эффективности высказанного выше предложе­
ния выполнена в - опытной околозвуковой трубе ЦАГИ с размером поперечного
сечения рабочей части 150Xl50 ~M. При проведении эксперимента конечные
непроницаемые участки
верхней и нижней перфорированных стенок трубы
устанавливались под тремя различными углами наклона 5
О; 5030' и 80, что
=
соответствовало степени расширения канала 1= 1,0; 1,12 и 1,16 (вариант 0=0,
т= 1,0 - принятая в работе [1] схема). Было использовано звуковое сопло
(М О = 1,0). Перфорированные стенки имели два значения угла наклона - О:п = О
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
Fэ ::::; 1,7.
I
В эксперименте при фиксированных параметрах (о,
рования числа М (от -U,7 до М mах • определяемого
7.
О:п И Fэ ) для регули­
запиранием течения на
начальном участке цилиндрического канала эжектор ной части [1]) изменялся
перепад давлений - в фuркамере трубы к атмосферному Ро/Ра. Измерялись
следующие параметры: давление в форкамере трубы Ро. давление в камере
перфDрации РК и распределение давления по оси боковой непроницаемой стенки
105
трубы Pi = / (х); в ряде опытов осуществлено фотографирование картины течения
газа в рабочей части трубы, включая начало разгонного участка. При обработке
зкспериментальных данных, как обычно, определялись значения числа М по
давлению в камере перфорации М К
Х = х/h р . ч )' определенных
ковой
стенки
рабочей
по
части
= /(Рк/Ро)
местному
трубы
и распределение чисел
статическому
(h р • ч -
давлению
высота рабочей
Mi =/(Pi/Po,
на
оси
бо­
части). При удов­
летворительных свойствах перфорированных стенок после начального разгонного
участка течение газа в рабочей части не должно иметь продольного градиента
числа M i при равенстве Мl = М к . Однако, если стенки рабочей части и не обес­
печивают
полного выравнивания
давления,
то
относительное
давление
в
камере
перфорации (или определяемое им число М К ) можно принять за характеристику
эффективности эжекторной части трубы рассматриваемой схемы.
о:.п =O;.l,J '" 1,70
I
М·
~м"
•
I
I
1,0
Фиг.
3
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 Мl
= /(х, Ро/Ра)' причем две ~з них получены
без разгонного участка и две другие - с раЗIОННЫМ 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 1 интенсивно
возрастают. Следует отметить, что если при перепадах давления Ро!Ра> соответ­
ствующих числам М
ПОСJlе
начаJlЬНОГО
<: 1,2, течение газа
разгонного
на значительной длине рабочей части
участкаБЫJlО безградиентным, то
при больших
перепадах даВJlения Ро'Ра (при М> 1,2) давление в рабочей части не выравнива­
JlOCb до давления в камере перфорации и течение газа в рабочей части имело
продольный градиент числа М. Это видно, например, из сравнения н_а фиг. 3
значений чисел М К и М 1
H1!Ie Нд фиг.
=/
(Х). Две верхние зависимости М;
"'7/
(х),
приведен­
показывают, что наличие разгонного участка принятой схемы
обеспечивает заметное снижение суммарных потерь полного давления рабочего
3,
газа: при равных значениях чисел М К и совпавших зависимостях М;
собственно рабочей части при наличии разгонного
перепада давления Ро/Ра на
106
8,5%
= /(х) для
участка потребная величина
меньше, чем при отсутствии разгонного участка.
МО =1,0; ОСП =0 rF9 ""1,70
1/.
lЗ
21/
/V
>-
11
""
~.
II! 1
I
I
~
IJ.
..
v
,1
3
/
~/
I
1,0
1:1
.........1У
/
v
)
I Ii
[1
JI
i
I
f,S
123-
РО
Ра
без разгонного учаСТkа
f
=
= 5030'
с разгонным участком
1,12. о
данные работы [3] варианты .N!! 2 и
Фиг.
}
ТО-I
ЦЛГИ
4
4
На фиг. 4 представлены экспериментальные значения М К =f(Po/Pa). Как
видно из этого графика, при Ро/Ра< 1,6(М к < 1,3) влияние разгонного участка
практически
отсутствует, однако, при Ро/Ра>
1,6,
это
влияние
тем больше, чем
Нt1hjlf1IЛIНN I
flоюrЖI1
-
.......,.....,..--~ ..
/5
-"'-110%
М. = 1,0; а n ~_30; Fэ ~ 1,70; ;. z 1,90: М ~ 1,43; М к ~ 1,47. 1 - ось TO-I; 2 - фотография течения
газа в рабочей части; 3 - пер,(орироваииая стенка; 4 - камера перфорации; 5 - створка эжекторно fI
части; б - стенка разгонного участка
Фиг.
({= 1,12;
i\
= 5030')
5
107
больше перепад давления Ро/Ра. При Ро/Ра >2 наблюдается стабилизация чисел М к ,
обусловленная
запиранием
течения
на
начальном участке цилиндрического
канала эжекторной части. Наличие разгонного участка, как видно из фиг. 4,
обеспечивает прирост в значении числа М К тах на величину дМ.:::: 0,05. Если
же рассматривагь величины перепада давления Ро/Ра при фиксированных значе­
ниях числа М К > 1,3, то с ростом М К наблюдается уменьшение суммарных
потерь давления газа, составляющее при м к ::::: 1,48 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 8 = 5030; отрыв потока 01 стенки
отсутств ует.
Полученные данные подтверждают возможность улучшения газодинамиче­
ских характеристик ОКОЛОЗВУКОВ0Й аэродинамической трубы путем повышения
эффективности ее эжектор ной 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.,
т а г а н о в Г. И. Сверлзвуковые течения газа в перфорированных
границах. М., .Машиностроение
2.
Ха р и т о н о в
В.
Т.
., 1967.
Исследование
эффективности газового
эжектора с цилиндрической камерой смешения.
N~ 4, 1958.
.
3. S реп с е О. А., В е n n е t А. S. Model
induction scheme for operatlng а transonic wind
N 420,
Lопdоп,
• Теплоэнергетика",
test оп ап effuser
tunnel •• ARC· - СР,
1959.
Рукопись поступила
19jX/l /974
г
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа