Cтраница 4
В рассматриваемом случае предполагается также, что потоки импульсов струй остаются неизменными по длине струй и равными по величине потокам импульсов на выходах соответствующих сопел. Хотя это допущение полностью справедливо только для свободных затопленных струй, его можно использовать и при расчете слабо искривленных струй. [46]
Как показывает опыт, увлечение струей окружающей ее жидкости ( эжек-ция) происходит в тем более узкой области, чем меньше вязкость жидкости или, точнее, чем больше рейнольдсово число. Давление поперек струи меняется совершенно ничтожно, что также совпадает с основным свойством пограничного слоя. Это позволяет провести расчет струи при помощи уравнений Прандтля. [47]
При такой схеме струи для расчета пограничного слоя начального участка используются результаты первой из указанных выше задач Толлмина, а для расчета основного участка в зависимости от формы струи - результаты второй или третьей задач Толлмина. Сращивание двух решений производится в так называемом переходном сечении, начиная от которого скорость на оси убывает. Абрамович уточнил схему струи, введя дополнительно переходный участок, который расположен между начальным и основным участками ( 1956); все принятые до последнего времени методы расчета струй исходили либо из первоначальной, либо из этой уточненной схемы. [48]
Толлмина 1 и если последний исходил из предположения о струе конечной толщины, то Гертлер получил асимптотические профили скорости ( струя бесконечной толщины); аналогичный результат можно получить и для осесимметричной задачи Толлмина, причем в последнем случае профиль скорости в турбулентной струе оказывается таким же, как и в ламинарной струе, а коэффициент турбулентной вязкости для всего основного участка струи имеет постоянное значение. Ферри и др.) строят расчет струи непосредственно на основе гипотезы постоянной турбулентной вязкости для каждого сечения струи. [49]
Как влияет поле скоростей в приточном отверстии на длину начального участка, окончательно не установлено. Теория расчета свободной струи, вытекающей из круглого или щелевидного отверстия в стенке, была впервые разработана проф. В дальнейшем над вопросом уточнения расчетов различного рода струй работал еще ряд отечественных специалистов, например И. А. Шепелев, Д. Н. Ляховский, В. А. Бахарев, Ю. В. Иванов и многие другие. Однако уточнение расчетов, естественно, ведет к их усложнению. Поэтому мы рассмотрим ниже наиболее простые методы, точность которых достаточна для инженерных расчетов, причем для расчета простейших струй используем так называемые старые формулы проф. [50]
В отличие от предыдущих Глава 3.7 этой ЧАСТИ посвящена не задачам внешнего обтекания с сильными ударными волнами, а бес-скачковым течениям разрежения в гиперзвуковых струях. По мере расширения газа на такие течения все меньшее и меньшее влияние оказывает входящее в уравнения движения слагаемое ио / р V / i, в котором uj - удельный объем, р - давление, a h - удельная энтальпия. Поэтому в первом приближении течение в свободно расширяющейся струе выходит на инерционный режим с вектором скорости, близким к постоянному по величине и по направлению на каждой линии тока. Такое предположение и было сделано М. Д. Ладыженским в цитируемом в Главе 3.7 цикле его работ. Имевшиеся к тому времени результаты расчета свободно расширяющихся струй до умеренных сверхзвуковых скоростей, вроде бы, подтверждали это предположение. [51]
Заметим, что все вышеприведенные расчеты выполнены без учета нарастания пограничного слоя на обтекаемых поверхностях. Для этого необходимо применить какой-либо численный или интегральный метод расчета ламинарного или турбулентного пограничного слоя ( гл. VI) совместно с изложенным выше методом сквозного счета. При наличии интенсивных скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке возможен отрыв пограничного слоя ( гл. Отрыв пограничного слоя приводит к картине течения в канале, существенно отличающейся от идеального расчета. С этой целью предлагается использовать зависимости для отношения давлений в зоне отрыва р 1ро и для длины отрывной зоны Ь / 8 ( гл. При расчете течения методом сквозного счета от сечения, где начинается отрывная зона, как и в случае струи, на границе задается давление, равное давлению в зоне отрыва. Заметим также, что при расчете струи, вытекающей из сопла во внешний поток, возможно учесть влияние спут-ного потока, решая соответствующую задачу о взаимодействии двух сверхзвуковых потоков на границе струи. [52]