Аэродинамика

АЭРОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕНОС СВОБОДНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЙ, ИСТЕКАЮЩИХ ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ СОПЕЛ

1.1 Основные закономерности трехмерных и плоских струй, истекающих из прямоугольных сопел

Теоретический расчет плоской и осесимметричной турбулентных свободных струй впервые выполнил Толмин в 1926 году .

Экспериментальные измерения распределения скоростей, выполнены впервые в плоской струе Э. Фертманом , а в осесимметричной струе –

Т. Трюпелем. Фертман исследовал поле скоростей турбулентной струи, истекающей из прямоугольного сопла размерами 0,030 0,65 м со скоростью 35 мс .При этом он считал, что поле скоростей в центральной плоскости симметрии, перпендикулярной длинной стороне сечения сопла, не будет отличаться от поля плоской струи, истекающей из щели бесконечной длины. Позднее многочисленными авторами и др. были исследованы свободные трехмерные турбулентные струи, истекающие из прямоугольных сопел и отверстий в широком диапазоне изменения отношения сторон выходного сечения =2h/2b = 1 40.

На основе анализа этих экспериментальных данных можно указать следующие основные закономерности турбулентных струй, истекающих из прямоугольных сопел:

1.Начальный участок струи, который характеризуется наличием потен-циального ядра постоянных скоростей вдоль оси .

2.Переходный участок, в котором закономерность падения осевой скорости существенно зависит от начальных условий истечения. В этой области при достаточно больших значениях отношения сторон выходного сечения сопла максимальная осевая скорость меняется как в плоской струе.

3.Осесимметричный основной участок, в котором изменение осевой скорости подчиняется зависимости , характерной для основного участка осесимметричной струи, истекающей из сопла круглого выходного сечения. С удалением вниз по течению влияние начальных условий все больше расслабляется и течение переходит в полностью развитое осе- симметричное течение.

Схема распространения трехмерной струи, истекающей из прямоугольного сопла приведена на рис.1. Обычно за геометрический параметр принимается отношение λ = 2h/2b , где 2h и 2b – размеры длинной и короткой сторон выходного сечения сопла (или щели при истечении из прямоугольного отверстия плоской пластины).

Теплоперенос трехмерной струи мало изучен. Однако, по имеющимся скудным данным, можно представить и температурное поле потока. Найдено, что как и скоростное, температурное поле тоже делится на три области, а именно потенциальное ядро, переходную область и осесимметричную область. Величина каждой из этих областей зависит от отношений сторон сопла. Течение в переходной области, также как и область перехода к осесимметричной сильно зависит от геометрии сопла. На больших расстояниях от выхода из сопла поле температуры аналогично полям круглой струи.

-размер длинной стороны сопла; -размер короткой стороны сопла;

1,2 и 3 –начальный, переходный и основной участки струи соответственно;

4-внутренняя граница области смешения.

Рисунок 1 - Схема распространения трехмерной струи по

закону затухания осевой скорости

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/196604-ajerodinamika