CC BY
56
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»
УДК 553.6.002.5
С. В. Ковалев Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОТОКА ГАЗА В ТРАКТАХ ГАЗОГЕНЕРАТОРА
Неравномерное распределение потока по рабочему сечению ухудшает технологические показатели аппарата по сравнению с теми, которые могут быть получены при равномерном протекании рабочей среды через все рабочие элементы.
Если при равномерном распределении потока эффективность аппарата, его технологические показатели получаются все же достаточно высокими, то размеры аппарата и количество рабочих элементов выбраны с большим запасом.
Обеспечения равномерности потока газа в трактах газогенератора осуществляется с помощью сопротивлений рассредоточенных по сечению, используются различные виды решеток или сеток. Такие сопротивления, рассредоточенные по сечению, называются распределительными устройствами или решетками (дефлекторы).
Сопротивления могут быть выполнены в виде тонкого перфорированного листа, тонких полос, круглых стержней или проволочной сетки (сита), будет называться плоской, или тонкостенной решеткой. Тонкостенная решетка может быть не только плоской, но криволинейной и пространственной [1].
Плоские (тонкостенные) решетки обладают специфической особенностью, заключающейся не только в том, что степень выравнивания потока в сечениях на конечном расстоянии за ними отличается от степени растекания по их фронту, но и в том, что при достижения определенных значений коэффициента сопротивления эти решетки даже усиливают неравномерность потока за ними, придавая профилю скорости характер, прямо противоположный характеру распределения скоростей перед ними. В связи с этим применяются, так называемые спрямляющие устройства, которые устанавливаются сразу на выхода потока из отверстий, тем самым стабилизируя поток. В этом случае характер распределения скорости на конечном
расстоянии за решеткой должен приближаться к форме профиля скорости на решетке или во всяком случае к форме профиля, получаемой при меньших значениях коэффициента сопротивления [2].
Из этого следует, рассматривая выравнивание поля скоростей с помощью плоских решеток, следует точно указывать, что имеется ввиду - выравнивание потока (растекание струи) по их фронту или по сечениям на конечном расстоянии за ними. Для толстостенных решеток этого делать не нужно, так степень выравнивания скоростей или растекания узкой струи практически одинаковая как по их фронту, так и по сечениям на конечном расстоянии за ними.
Если распределительные устройства специально устанавливают для выравнивания потока в аппарате, то интерес представляет результат, получаемый в сечениях на конечном расстоянии за этими устройствами. Если распределительные устройства являются одновременно и рабочими элементами аппарата, то наиболее важной является степень растекания потока по их фронту.
Библиографические ссылки
1. Идельчик И. Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М. : Машиностроение, 1980.
2. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1992.
© Ковалев С. В., Краев М. В., 2011
УДК 553.6.002.5
Е. В. Колтунова Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ В СИСТЕМЕ ПОДАЧИ ЖРД
Рассмотрен механизм стабилизации потока жидкости в системе подачи ЖРД с помощью сопротивлений, рассредоточенных по сечению.
В аппаратах со сложными условиями подвода потока применение простых направляющих устройств (лопатки, разделительные стенки и пр.) не всегда достаточно эффективно, а часто конструктивно трудно выполнимо или вообще не возможно. Выравнивание
потока может быть осуществлено также с помощью сопротивлений, рассредоточенных по сечению. В качестве таких сопротивлений используют различные виды решеток или сеток, насыпные слои кускового или сыпучего материала и др.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Сопротивление, выполненное в виде тонкого перфорированного листа, тонких полос, круглых стержней или проволочной сетки (сита), называется плоской, или тонкостенной решеткой. Перечисленные различные виды рабочих элементов аппаратов, насыпные слои и другие подобные виды сопротивлений будут называться объемными решетками.
Плоские решетки обладают особенностью, заключающейся не только в том, что степень выравнивания потока в сечениях на конечном расстоянии за ними отличается от степени растекания по фронту, но и в том, что при достижении определенных значений коэффициента сопротивления эти решетки усиливают неравномерность потока за ними.
Одна плоская решетка при использовании ее в качестве распределительного устройства не всегда достаточно эффективна, поэтому возникает необходимость в других способах выравнивании потока. Одним из способов является последовательная установка системы плоских решеток, каждая из которых имеет меньший коэффициент сопротивления, чем необходимый коэффициент сопротивления при одной решетки.
Также в качестве сопротивлений для выравнивания потока можно использовать пространственные решетки в виде трубных пучков, состоящих из от-
дельных поперечных рядов труб, стержней и др., по характеру растекания струи поперек этих рядов подобны системе плоских решеток. Это растекание происходит также постепенно от одного поперечного ряда к другому, а следовательно, искривление линий тока в этом случае будет значительно ослаблено. В результате на конечных расстояниях за такими решетками не только не произойдет «перевертывание» профиля скорости, но и при достаточно общем сопротивлении пучка будет достигнуто, как и за системой плоских решеток, наиболее равномерное распределение скоростей.
В результате сравнительных испытаний систем с решетками и без них при равенстве диаметров сечений каналов увеличение технологических показателей при выравнивании структуры потока сопротивлениями достигает 18-20 %, а у некоторых аппаратов такая конструкция обеспечивает увеличение эффективности и производительности до 50 % [1].
Библиографическая ссылка
1. Идельчик И. Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов : моногр. М. : Машиностроение, 1983.
© Колтунова Е. В., Краев М. В., 2011
УДК 553.6.002.5
Е. В. Колтунова, С. В. Ковалев Научный руководитель - А. А. Зуев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭПЮРЫ ПРОФИЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ Рг ф 1
Исследован профиль распределения температурного пограничного слоя при Рг < 1, проинтегрировано уравнение энергии границах толщины температурного пространственного пограничного слоя. В результате определена толщина потери энергии температурного пространственного пограничного слоя и выражение для определения локального коэффициента теплоотдачи в виде критерия Стантоуна для случая Рг < 1.
Для случая течения несжимаемой жидкости достаточно совместного решения уравнений движения и энергии в граничных условиях III 1С. для сжимаемой жидкости необходимо дополнение системы уравнением состояния [1].
При Рг < 1 толщины динамического и температурного пограничных слоев различны, динамический пограничный слой утоплен в тепловом, т. е. 5** > 8 .
8**
Учтем, что Рг = . Распределение температурного
ППС функцией
5
т -1.=1 -и-У. Т
Т - т
1 я 1 п
х5 I
где х - коэффициент подобия температурного и динамического ППС.
Проведя преобразования уравнения энергии в границах толщины температурного ППС получили инте-
гральное соотношение уравнения энергии, позволяющее вести интегрировании в граничных условиях полостей вращения:
д_
НТдф
,5**л J д ( -ч 1 Н
(5*Ф) +—д-(85*Ф )+-77Т,--^Т
Н -д-\ ' Нф Н- дф J дНф
5м +
НфН- д-
-е8*ф =
( / \т+1 /■ \2т+1 ^
т - (2т +1) 11--I + (т +1) И--I
рСи 5*
(т + 1)(2т +1)
4,0 +в2)
РСР (Т5- Т0)
Определим толщину потери энергии температурного ППС:
