Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса по исследованию течения струи в поперечном потоке 9
1.1. Эмпирические и полуэмпирические методы расчета струи в потоке 10
1.2. Интегральные методы расчета струи в потоке 16
1.2.1. Полуэмпирические теории турбулентности 18
1.2.2. Решение задачи о струе в потоке интегральным методом 24
1.3. Численные методы расчета струи в потоке 29
1.4. Постановка цели и задачи исследования 34
2. Расчет течения турбулентной струи секторной формы, вытекающей под углом навстречу равномерному потоку 37
2.1. Интегральный метод расчета основного участка струи 40
2.2. Интегральный метод расчета начального участка струи 54
2.3. Интегральный метод расчета переходного участка струи 58
2.4. Адаптация метода расчета струи к натурным условиям работы двигателя в режиме реверсирования тяги 61
2.4.1. Определение параметров струи на выходе из решеток реверсивного устройства.61
2.4.2. Методика оценки режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле 63
2.5. Программа расчета течения секторной струи в потоке 64
3. Методические вопросы проведения исследования 73
3.1. Экспериментальные установки и исследуемые модели 73
3.2. Методика проведения испытаний и обработки полученных результатов 73
3.2.1. Тарировочные эксперименты 73
3.2.2. Порядок проведения испытаний 76
3.2.3. Методика обработки экспериментальных данных 79
3.3. Определение погрешности измерений и обработки результатов 86
4. Результаты расчетного и экспериментального исследования 91
4.1. Экспериментальное определение параметров струи на выходе из решеток реверсивного устройства 91
4.2. Экспериментальное определение режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле 98
4.2.1. Моделирование режима работы двигателя ПС-90 98
4.2.2. Определение режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле 99
4.3. Некоторые особенности исследуемого течения 100
4.3.1. Затопленная секторная струя 100
4.3.2. Секторная струя, распространяющаяся в потоке 106
4.4. Сопоставление полученных экспериментальных результатов с расчетными зависимостями других авторов 130
4.4.1. Струя квадратной формы 130
4.4.2. Веерная струя 134
Заключение 138
Список использованных источников 140
Приложения 170
1. Текст программы расчета течения выхлопных потоков реверсированного ТРД в условиях внешнего обдува 170
2. Описание программы расчета 190
3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ применительно к модельным условиям 194
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ применительно к натурным условиям 195
5. Акт о внедрении результатов НИР 196
6. Экспериментальные установки и исследуемые модели 197
6.1. Техническое описание экспериментальной установки 142 197
6.1.1. Назначение и основные характеристики установки 142 197
6.1.2. Схема экспериментальной установки 142 197
6.1.3. Системы экспериментальной установки 142 200
6.1.4. Контрольно-измерительная аппаратура 203
6.1.5. Датчики для измерения параметров струи 204
6.2. Описание исследуемых моделей 206
6.2.1. Экспериментальная модель МД50 206
6.2.2. Экспериментальная модель У50 208
6.2.3. Экспериментальная модель МПС90 210
6.3. Техническое описание экспериментальной установки 111 211
7. Моделирование режима работы двигателя ПС-90 214
8. Параметры исследования секторной струи в потоке 218
9. Программа обработки экспериментальных результатов 220
10. Расчет расходного сопла 228
- Полуэмпирические теории турбулентности
- Программа расчета течения секторной струи в потоке
- Секторная струя, распространяющаяся в потоке
- Веерная струя
Введение к работе
Актуальность. Одним из эффективных способов торможения самолета при послепосадочном пробеге является реверсирование тяги авиационного двигателя. Однако при включении реверсивного устройства может возникнуть ряд проблем, обусловленных действием реверсивных потоков.
Попадание реверсивных потоков во входные устройства двигателей становится причиной искажения полей скоростей и температур на входе в двигатели, что является предпосылкой к возникновению помпажного режима работы компрессора и выключению двигателя.
Истекающие из реверсивных окон потоки снижают эффективность руля направления, а также интерцепторов и закрылков, находящихся в посадочном положении, что при раннем включении реверса в воздухе или до опускания на взлетно-посадочную полосу передней стойки шасси может привести к потере устойчивости и управляемости самолета.
Таким образом, распространение вытекающих из реверсивного устройства потоков определяет не только диапазон режимов устойчивой работы двигательных установок, но и характер воздействия этих потоков на элементы конструкции самолета. Аэродинамическая интерференция реверсивных струй и планера, а также попадание реверсивных потоков во входные устройства собственного и рядом расположенных двигателей являются основными факторами, ограничивающими применение реверса тяги при посадке самолета.
Поэтому при проектировании устройств реверсирования тяги турбореактивных двигателей огромное значение для выбора их геометрических и режимных параметров имеет характер пространственной картины течения потоков, которая образуется при работе реверса тяги в условиях пробега после приземления самолета. Для оптимизации конструкции реверсивного устройства в системе самолет -силовая установка необходимо знание течения реверсивных потоков в условиях внешнего обдува, используемое для последующей выдачи рекомендаций на проектирование. Исходя из этого, актуальность данной задачи исследования не должна вызывать сомнений.
Цель работы. Определение на основе расчетного и экспериментального исследования пространственной картины течения потоков, образующихся при работе реверсивных устройств турбореактивных двигателей в условиях внешнего обдува. Установление основных закономерностей турбулентного течения.
Задачи исследования.
-
Разработка математической модели и программы расчета течения турбулентной изотермической струи секторной формы, распространяющейся под углом навстречу равномерному неограниченному потоку.
-
Адаптация математической модели к условиям течения, образующегося при реверсировании тяги турбореактивного двигателя в условиях внешнего обдува, на основе экспериментального определения газодинамических параметров модельных решеток.
-
Апробирование разработанной математической модели применительно к расчету течения потоков реверсированного турбореактивного двигателя в условиях послепосадочного пробега самолета.
-
Определение газодинамических параметров секторной струи в потоке в широком диапазоне геометрических и режимных параметров и условий ее попадания во входное устройство модели применительно к компоновке двигателя ПС-90 на основе экспериментального исследования на моделях в аэродинамической трубе.
-
Подтверждение на основе экспериментального исследования правомочности принятых в расчете предположений и допущений, проведение верификации математической модели.
-
Определение на основе расчетного и экспериментального исследования основных закономерностей турбулентного течения секторной струи в потоке.
Научная новизна. Разработан интегральный метод расчета течения турбулентной изотермической струи секторной формы, распространяющейся под углом навстречу равномерному неограниченному потоку. Разработанный метод реализован в виде программы расчета.
Проведена адаптация метода расчета параметров секторной струи к условиям работы двухконтурного турбореактивного двигателя в режиме реверсирования тяги. Предложена расчетная методика оценки режима начала прилипания струи реверса к мотогондоле.
Разработанная математическая модель апробирована применительно к расчету течения потоков реверсированного турбореактивного двигателя ПС-90 в условиях послепосадочного пробега самолета.
Определены коэффициенты расхода и потери осевой составляющей импульса решеток с различными углами установки лопаток относительно продольных ребер на основе экспериментального исследования газодинамических параметров модельных реверсивных решеток.
Выявлены основные закономерности течения пространственной структуры течения секторной струи, распространяющейся в потоке, на основе выполненного комплекса измерений газодинамических параметров в широком диапазоне режимных и геометрических параметров.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Интегральный метод расчета течения турбулентной изотермической струи секторной формы, распространяющейся под углом навстречу равномерному неограниченному потоку.
-
Программа расчета течения секторной струи в потоке, адаптированная к условиям работы реверса второго контура двигателя с большой степенью двух-контурности.
-
Результаты расчета газодинамических параметров течения потоков реверсированного турбореактивного двигателя в условиях внешнего обдува.
-
Результаты экспериментального исследования:
параметров модельных решеток с различными углами установки лопаток относительно продольных ребер;
режима начала прилипания струи, вытекающей из реверсивного устройства, к мотогондоле в условиях обдува;
газодинамических характеристик пространственной картины течения секторной струи в потоке в широком диапазоне изменения режимных и геометричес-
ких параметров.
Практическая значимость. Разработанная программа расчета позволяет рассчитывать пространственную картину полей скоростей и давлений в зоне взаимодействия секторной струи с потоком. Разработанный метод определения режима начала прилипания реверсивной струи к мотогондоле позволяет оценить режимы устойчивой работы двигательной установки при реверсировании тяги в условиях послепосадочного пробега самолета.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют расширить представление о картине течения потоков, имеющей место при работе реверсивных устройств турбореактивных двигателей в условиях послепосадочного пробега самолета.
Внедрение результатов работы. На программу расчета течения турбулентной неизотермической струи в равномерном безграничном потоке, натекающем на струю под углом, получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 920126 от 30 ноября 1992 г.
На программу расчета течения выхлопных потоков реверсированного ТРДД в условиях внешнего обдува получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 920127 от 30 ноября 1992 г. Эта программа внедрена на Пермском НПО «Авиадвигатель» в 1990 г., что подтверждено актом о внедрении результатов НИР. В этом же году программа была передана для использования французской авиационной двигателестроительной компании «His-pano-Suiza».
Степень достоверности и обоснованности полученных результатов. Результаты расчетов по разработанной математической модели хорошо согласуются с данными измерений, проведенными в модельных условиях. Достоверность результатов измерений подтверждается использованием аттестованного измерительного оборудования, обеспечивающего необходимую точность определения искомых величин.
Результаты экспериментального исследования режима начала прилипания реверсивной струи к мотогондоле хорошо согласуются с результатами натурных испытаний двигателя ПС-90, проведенных в ЛИИ совместно с ДБ фирмы А. Н. Туполева и ОАО «Авиадвигатель» г. Пермь на самолете ТУ-204 № 001.
Экспериментальные результаты по определению траектории струи для квадратной и кольцевой формы сопла сопоставлены с расчетными зависимостями других авторов. Показано их удовлетворительное соответствие.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на:
П и Ш Всесоюзных научно-технических конференциях «Современные проблемы двигателей и энергетических установок летательных аппаратов». МАИ, Москва, 1981г., 1986 г.;
ГХ научно-технической конференции Казанского ВВКИУРВ имени маршала артиллерии М. Н. Чистякова. КВВКИУРВ, Казань, 1985 г.;
VI Всесоюзной школе-семинаре «Современные проблемы газодинамики и тепломассообмена и пути повышения эффективности энергетических установок». МВТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 1987 г. (доклад отмечен дипломом);
Выездном заседании бюро секции научного совета АН СССР по проблеме
«Теплофизика и теплоэнергетика». Казань, 1987 г.;
- Всесоюзной конференции «Организация рабочего процесса в форсажных
камерах сгорания и выходных устройствах ВРД» по программе «Полет». Казань,
1987 г.;
-1 республиканском научно-техническом семинаре молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы использования достижений науки и техники в народном хозяйстве». Казань, 1989 г.;
Научно-технических конференциях по итогам работы. КАИ, Казань, 1981 -1989 гг.;
П Межотраслевой научно-технической конференции «Проблемы газовой динамики двигателей и силовых установок». ЦИАМ им. П. И. Баранова, Москва, 1990 г. (доклад отмечен дипломом);
Всероссийской научно-технической конференции «Техническое обеспечение создания и развития воздушно-транспортных средств (экранопланов и сверхлегких летательных аппаратов)». КГТУ им. А. Н. Туполева, Казань, 1994 г.;
VII и ГХ научно-технических семинарах «Внутрикамерные процессы в энергетических установках и струйная акустика» Казанского ВВКИУРВ имени маршала артиллерии М. Н. Чистякова. КВВКИУРВ, Казань, 1995 г., 1997 г.;
Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве». Казань, КГТУ, 2007 г.;
V Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики». Казань, КГТУ, АНТЭ, 2009 г.
Личный вклад автора. Результаты работы получены автором лично.
Публикации. По теме диссертации опубликовано тридцать печатных работ (три статьи, одна из них- в издании, рекомендованном ВАК, двадцать тезисов докладов, три авторских свидетельства, два патента, два свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ) и выпущено двадцать пять научно-технических отчетов, девять из которых имеют государственный регистрационный номер.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Диссертация изложена на 233 страницах машинописного текста, содержит 136 рисунков, 14 таблиц и список использованных источников из 395 наименований.
Полуэмпирические теории турбулентности
При расчете турбулентных струйных течений широко используются простейшие полуэмпирические теории турбулентности. Каждая из таких теорий базируется на определенной схематизации процесса турбулентного обмена и устанавливает связь между турбулентным касательным напряжением и поперечным градиентом осредненной скорости. В ряде простейших случаев эти теории позволяют свести задачу интегрирования уравнений движения (системы дифференциальных уравнений в частных производных) к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения, решение которого получается с точностью до множителя, определяемого экспериментально. Именно такого рода интегральные методы решения задач автомодельных течений, положили начало разработке полуэмпирической теории турбулентных струйных течений.
Необходимо отметить, что тонкие физические исследования последних лет показали ограниченность полуэмпирических теорий турбулентности. Так, например, основные допущения этих теорий о постоянстве пути смешения либо коэффициента турбулентного обмена поперек струи выполняется только приближенно. Эти теории игнорируют факт перемежаемости, оказывающей особенно большое влияние на характеристики потока вблизи границы струи.
Процессам турбулентного переноса, их схематизации и построению соответствующих приближенных формул для рейнольсовых напряжений сдвига, с помощью которых могут замыкаться уравнения Рейнольдса, посвящено огромное число работ [17,38,48,102,212,218,228,255,296,312]. Рассмотрим наиболее простые и широко используемые в практических расчетах полуэмпирические теории турбулентности и некоторые их особенности.
Простейший способ замыкания уравнений Рейнольдса состоит в установлении связей между осредненными гидродинамическими характеристиками течения и напряжениями Рейнольдса. Если в осредненном течении происходит перемещение частиц жидкости относительно друг друга, то напряжения сдвига г как-то должны зависеть от производных средней скорости по координатам.
Эта формула аналогична по виду формуле Ньютона для вязкостного трения. Если теперь предположить, что новая неизвестная величина К каким-либо образом зависит от координат, то формула (1.1) в совокупности с уравнениями пограничного слоя образует замкнутую систему. В некоторых частных случаях можно положить К = const, причем численное значение К подлежит определению из опыта.
Другие полуэмпирические теории турбулентности имеют по сравнению с теорией Буссинеска то преимущество, что для определения входящих в них неизвестных величин могут быть использованы соображения физического характера либо соображения размерности и теории подобия. Сюда, прежде всего, относятся полуэмпирические теории Тэйлора и Прандтля, основанные на введении понятия пути перемешивания (пути смешения).
Прандтлю принадлежит гипотеза о возможности обобщения указанной теории на случай трехмерного течения, однако вследствие громоздкости получающихся при этом выражений она не нашла практического применения.
Формулы (1.2) и (1.3) выводятся для случая плоского осредненного течения с прямолинейными и параллельными линиями тока, не изменяющегося вдоль потока. Поскольку в приближении пограничного слоя изменение параметров течения поперек потока гораздо сильнее, чем вдоль потока, эти формулы обычно используют при расчете пограничного слоя и струйных течений, то есть для случаев, когда происходит деформация профилей скорости вдоль по потоку или, когда линии тока не прямолинейны, что есть то же самое.
Формула Прандтля (1.2) после соответствующего упрощения, справедливого лишь для задач свободной турбулентности, может быть сведена к новой формуле, основанной на предположении о постоянстве коэффициента турбулентного обмена поперек струйного течения. Этот коэффициент иногда называют коэффициентом турбулентной или вихревой вязкости. Достоинство формулы (1.5) состоит, прежде всего, в том, что она близка по структуре к формуле Ньютона для ламинарных течений. Поэтому ее использование позволяет простым пересчетом перейти от результатов изучения ламинарных струйных течений к турбулентным.
Применение формул (1.1 — 1.5) для расчетов разнообразных изотермических струйных течений привело к удовлетворительному соответствию расчетного и экспериментального полей осредненной скорости. Это позволило Г. Шлихтингу сделать вывод о полной пригодности полуэмпирической теории турбулентности для расчета струйных течений [312]. Исследования последних лет позволили значительно углубить понимание действительного механизма турбулентного переноса и обнаружили при этом серьезные недостатки полуэмпирических теорий турбулентности. Но, в то же время они показали, что полуэмпирические теории отображают наиболее важные особенности осредненных характеристик турбулентных течений.
Рейнольдсовы напряжения сдвига зависят не только от локальных параметров течения в данной точке, но и от характеристик течения в поперечном сечении зоны смешения и вверх по потоку, то есть от предыстории течения.
Формулы (1.2) и (1.5) в какой-то степени учитывают это обстоятельство, поскольку:
- путь смешения / формулы (1.2), изменяющийся пропорционально ширине зоны смешения, возрастает вдоль по потоку;
- коэффициент У,\Х) формулы (1.5) зависит не только от предыстории движения, то есть от S{x), но и от избыточной скорости в данном поперечном сечении.
Программа расчета течения секторной струи в потоке
Принципиальная блок-схема метода и программы расчета, написанной на языке FORTRAN, представлена на рис. 2.12.
Расчет проводился в следующей последовательности.
После ввода исходных величин определялись параметры струи в нулевом сечении на выходе из реверсивных решеток методом последовательных приближений. При этом использовались две вспомогательные подпрограммы: COORUO — для определения координаты линии нулевых скоростей и OINTEG — для численного определения значений интегралов. После достижения необходимой точности приближений определялись вспомогательные функции, необходимые для нахождения корней системы шести нелинейных дифференциальных уравнений, которая решалась методом Гаусса. Полученное в результате нелинейное дифференциальное уравнение для траектории струи решалось методом итераций.
Задавался шаг, с которым проводился расчет параметров струи. На каждом шаге расчета определялись основные величины, необходимые для дальнейшего вычисления параметров по длине струи и определялось условие возможного наступления режима прилипания струи. Через 10 шагов основные величины выводились на печать. Через 25 таких циклов определялись параметры струи в плоскости симметрии. При этом проводилось разграничение параметров по линии нулевых скоростей с определением положительного и отрицательного расходов. При этом использовались две вспомогательные подпрограммы: COORUO — для определения координаты линии нулевых скоростей и OINTEG - для численного определения значений интегралов. Параметры струи в плоскости симметрии выводились на печать. Через 4 таких цикла определялись параметры струи в окружном направлении с вычислением линий равных скоростей и давлений в поперечном сечении струи. При этом использовалась вспомогательная подпрограмма: COORUO - для определения координаты линии нулевых скоростей. После этого расчет продолжался по такой же схеме с начала циклов.
Расчет заканчивался, когда длина оси струи достигала определенной заданной величины или наступал режим прилипания струи к мотогондоле.
Текст программы расчета применительно к натурным условиям приведен в приложении 1. Описание программы приведено в приложении 2.
На программу расчета применительно к модельным условиям было получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 920126 от 30 ноября 1992 г. (см. приложение 3), а применительно к натурным условиям - № 920127 от 30 ноября 1992 г. (см. приложение 4).
Программа расчета применительно к натурным условиям внедрена на ОАО «Авиадвигатель» г. Пермь в 1990 г., что подтверждено актом о внедрении результатов НИР (см. приложение 5). В этом же году программа была передана для использования французской авиационной двигателестроительной компании «Hispano-Suiza».
Отличие разработанного метода расчета секторной струи в потоке от известных ранее состоит в следующем:
1) метод позволяет рассчитывать секторную струю различной формы - от квадратной формы сопла до веерной;
2) метод позволяет рассчитать струю в широком диапазоне углов истечения навстречу и перпендикулярно потоку;
3) метод позволяет рассчитывать зону обратных токов, образующуюся за струей;
4) в отличие от методов Адлера Д., Барона А. [26] и Бруяцкого Е. В. [60] задача решена с учетом градиента давления поперек струи;
5) в отличие от метода Гиршович Т. А. [136] не используется допущение о том, что избыточное давление на задней границе струи (под которой понимается линия нулевых скоростей) равно нулю, что не отражает истинную картину течения;
6) расчет получен без введения дополнительных экспериментальных констант.
Секторная струя, распространяющаяся в потоке
Измерения параметров секторной струи, распространяющейся в равномерном безграничном потоке, выполнены на модели У50 при геометрических и режимных параметрах, приведенных в таблице 4.5.
При расчете траектории квадратной или близкой к ней по соотношению сторон прямоугольной струи некоторые авторы [9,17,167] заменяют ее начальную форму струей круглого сечения, эквивалентного по площади. В качестве характерного размера используется эквивалентный диаметр струи dD = -yJAF/n Для установления возможности обобщения траектории секторной струи различной формы по эквивалентному диаметру сопла dD было проведено экспериментальное исследование. Измерения оси струи осуществлялись при различных значениях центрального угла 0О и продольного размера сопла SQ с сохранением постоянной его площади F0 = 100 мм Результаты измерения траекторий для различных гидродинамических параметров q и углов истечения струи в поток ай приведены на рис. 4.20 - 4.23.
Результаты измерений показали, как видно из графиков, что искривление струи для различных форм сопла с постоянной площадью F0 не одинаково. Следовательно, эквивалентный диаметр не может служить обобщающим параметром для траектории струи, вытекающей из сопел в форме сегментных окон.
Данные результаты измерений были построены в безразмерных координатах, отнесенных к гидравлическому диаметру йг - 4F/IJ, где: П - периметр поверхности соприкосновения струи и сопла. Результаты построений показаны на рис. 4.24 — 4.27.
Из графиков видно, что представление траектории секторной струи в безразмерных координатах, отнесенных к гидравлическому диаметру, позволяет значительно сузить диапазон расслоения траекторий для сопел, изменяющих свою форму от квадратной до кольцевой. Это утверждение не относится к траекториям струи, имеющей углы истечения отличные от а0=90.
Было проведено исследование распространения струи в потоке при изменении площади сопла F0 за счет продольного размера сопла S0 при сохранении постоянного центрального угла 0О. Результаты измерений для различных значений q и 0О приведены на рис. 4.28 -4.38.
Из графиков следует, что увеличение площади сопла F0 за счет его продольного размера SQ при постоянном центральном угле сопла 0О приводит к существенному изменению траектории струи. С увеличением продольного размера сопла значительно уменьшается искривление струи потоком, то есть увеличивается ее дальнобойность.
Данные результаты измерений были построены в безразмерных координатах, отнесенных к эквивалентному диаметру струи d3 = yjAF/n Полученные зависимости приведены на рис. 4.39 - 4.48.
Из графиков видно, что представление траектории секторной струи в безразмерных координатах, отнесенных к эквивалентному диаметру, позволяет обобщить траектории для сопел, изменяющих свою площадь за счет изменения продольного размера сопла S0 при сохранении постоянного центрального угла сопла в0.
Было проведено исследование искривления секторной струи потоком при изменении площади сопла F0 за счет центрального угла сопла 90 при сохранении постоянном его продольного размера S0. Результаты измерений для различных значений q и 80 приведены рис. 4.49 - 4.54.
Из графиков видно, что изменение площади сопла за счет центрального угла в0 не приводит к существенному изменению искривления оси струи потоком. Таким образом, центральный угол сопла практически не оказывает влияние на распространение оси струи в потоке, а определяющим характер искривления струи потоком геометрическим параметром является продольный размер сопла S0. Поэтому продольный размер сопла д0 может служить характерным размером, обобщающим параметры траектории секторной струи.
На рис. 4.55 — 4.63 представлены безразмерные профили скорости основного участка передней и задней частях струи в поперечном направлении по координате у, а также в окружном направлении по координате (р для различных сечений по длине секторной струи, распространяющейся в потоке. Расстояние от выходного сечения сопла до сечения, в котором производилось измерение профиля скорости, приведено в безразмерном виде: х = x/S0.
При расчете безразмерного профиля скорости задней части секторной струи за границу струи принималась линия нулевых скоростей за струей. Поэтому скорость на задней границе принималась равной нулю.
Из рассмотрения графиков 4.56, 4.59, 4.61 и 4.63 видно, что хорошее согласование с расчетом для безразмерного профиля скорости в задней части струи получается только в плоскости симметрии. С приближением к боковой границе струи рассогласование с экспериментом для задней части струи увеличивается. Это говорит о необходимости учитывать при расчете безразмерного профиля действительные скорости, которые образуются на задней поверхности струи при удалении от плоскости симметрии. Эти скорости обусловлены вихревыми течениями, возникающими за струей.
Таким образом, распространение безразмерного профиля скорости задней части струи на область до линии нулевых скоростей, как это предложено Т. А. Гиршович [136] и Е. В. Бруяцким [60], представляется не вполне правомочным. При расчете безразмерного профиля скорости задней части струи необходимо учитывать действительную скорость в зоне обратных токов, которая изменяется по мере удаления от плоскости симметрии струи к ее боковой границе с экстремумом до величины usx.
Веерная струя
Для веерной струи сопоставление полученных экспериментальных результатов по измерению искривления струи потоком было проведено с двумя зависимостями других авторов. Сопоставление проводилось для сопел, имеющих одинаковую площадь F0 = 100 мм и, соответственно, одинаковый продольный размер сопла S0 = 1,273 мм.
1). Экспериментальные результаты измерения траектории веерной струи сравнивались с зависимостью, полученной Герцбергом М. Б. В этой формуле гидродинамический параметр q был рассчитан по среднерасходной скорости струи.
Величина эмпирического коэффициента сх принималась равной 0,35.
2). Проведено сравнение экспериментальных результатов искривления веерной струи потоком для угла истечения струи а0 = 90 с зависимостью Костерина В. А. Результаты сравнения приведены на рис. 4.77 — 4.81.
В результате проведенного сопоставления полученных экспериментальных результатов по определению траектории струи с расчетными зависимостями других авторов для веерной формы сопла можно сделать вывод об их удовлетворительном соответствии.
