книги из ГПНТБ / Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга посвящена недавно сформировавшемуся разделу газо­ вой динамики — газовой динамике двухфазных течений в соп­ лах *.

Основной целью книги является систематизация значительно­ го количества работ, опубликованных по рассматриваемому во­ просу как в нашей стране, так и за рубежом.

В настоящее время изложение комплекса теоретических воп­ росов по двухфазным течениям в соплах имеется лишь в пер­ вом томе справочника «Термодинамические и тецлофизические свойства продуктов сгорания», подготовленного под научным руководством академика В. П. Елушко (Изд. ВИНИТИ АН

СССР, М., 1971 г.), где в сжатом виде описаны основные теоретические вопросы газодинамики одномерных двухфазных течений, развитые в первых главах настоящей книги.

Книга состоит из шести глав, в которых с единой точки зре­ ния рассмотрены проблемы, связанные с различными приклад­ ными вопросами газодинамики двухфазных течений в соплах. Первая глава посвящена одномерным течениям газа с частица­ ми одинаковых размеров (монодисперсные течения). Представ­ лены основные уравнения, чаще всего применяемые в инженер­ ной практике, даны методы их решений, рассмотрены предель­ ные случаи, исследованы эффекты, связанные с отвердеванием частиц и т. д.

Во второй' главе рассмотрены вопросы, касающиеся движения полидисперсных потоков с твердыми и жидкими частицами, ис­ следования коагуляции и дробления частиц и связанных с этим эффектов.

Третья глава, написанная совместно с Р. А. Ткаленко, посвя­ щена кинетике конденсации. Здесь кратко изложена классиче­ ская теория образования и роста ядер конденсации и даны спо­ собы интегрирования основного кинетического уравнения для

1 Под двухфазными течениями в данной книге понимается движение аэро­ золей, т. е. газов со взвешенными в них очень мелкими твердыми или жидки­ ми частицами. Движения жидкостей с газовыми пузырями, а также течения газов с жидкостями или с твердыми телами с сопоставимыми объемными расходами, являющиеся также примерами двухфазных или много­ фазных течений, здесь не рассматриваются.

фуінкции распределения частиц по размерам. Приведены методы расчета двумерных течений с конденсацией.

Четвертая глава касается теории двухфазных течений с уче­ том объема частиц. В ней приведены выводы основных уравне­ ний в наиболее общей — интегральной форме. Описаны различ­ ные типы разрывов, одномерные нестационарные, а также стаци­ онарные плоские и осесимметричные сверхзвуковые течения, дан вывод и анализ уравнений характеристик.

В пятой главе дано приложение метода характеристик к расчетам плоских и осесимметричных сверхзвуковых течений на ЭВМ.

В шестой главе описаны вариационные методы определения оптимальных форм сопел и даны рекомендации по профилирова­ нию сопел.

Книга носит в основном методический характер: здесь изла­ гаются главным образом теоретические основы движения в соплах газа с жидкими или твердыми частицами. По ходу изло­ жения в ней часто приводятся расчетные, а иногда и экспери­ ментальные данные, иллюстрирующие или подтверждающие излагаемую методику расчета, причем эти материалы имеют

исамостоятельное значение.

Воснову книги положен курс лекций, прочитанных автором

в1968—1969 гг. в Московском авиационном институте им. Сер­ го Орджоникидзе.

Автор глубоко благодарен А. Н. Крайко, В. П. Баханову, А. А. Шрайберу, В. К. Старкову и Л. П. Верещаке, прочитавшим рукопись и сделавшим ряд ценных замечаний и рекомендаций.

Отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3, издательство «Машиностроение».

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Т— температура;

р— давление;

р— плотность;

і— энтальпия;

е— внутренняя энергия; 5 — энтропия;

R — газовая постоянная; X — показатель адиабаты; гі — вязкость;

о — поверхностное натяжение;

s — пересыщение;

X, у — оси прямоугольной системы координат; F — площадь проходного сечения;

г — радиус частицы;

t — время;

-*

V — вектор скорости;

V — модуль скорости;

и— проекция скорости на ось х;

ѵ— проекция скорости на ось у;

w — скорость в одномерном приближении;

а— скорость звука;

а*— критическая скорость;

—— приведенная скорость; ф — функция тока;

а— угол Маха;

Ѳ— угол наклона скорости к оси х; Р — тяга;

m — расход (массовый);

/у — удельный импульс;

ß— расходный комплекс;

w — расход частиц, отнесенный к расходу газа; фо фг — коэффициенты взаимодействия.

Индексы

5 — придается параметрам частиц; п — придается параметрам в пустоте;

* — придается параметрам в критическом сечении; m — придается параметрам в минимальном сечении;

оо — придается параметрам на плоской границе двух фаз; в — придается параметрам вещества частицы; е — придается параметрам, находящимся в равновесии;

/ — придается парметрам, находящимся в замороженном состоянии; О — придается параметрам торможения; н — придается параметрам в некотором начальном сечении; с — придается параметрам перед соплом;

a — придается параметрам в выходном сечении сопла.