книги из ГПНТБ / Турбулентное смешение газовых струй

(концентрации) представленные на рис. 4.14, могут быть положены в основу описания структуры течения, посколь­ ку практически все геометрические характеристики тече­ ния удается связать с координатой у ит.

УШ

Рис. 4.18. Взаимное расположение координат половинного и мак­ симального значения концентрации и продольной скорости.

К концу зоны обратного течения при всех исследован­ ных закрутках относительная полуширина профилей

В работе [76] приведены углы установки лопаток-завих-

§ 2] Затопленная воздушная струя при высокой закрутке 221

данных с результатами наших опытов, особенно, если учесть, что в работе [75] зависимость у и = / (х) аппрокси­ мировалась прямой линией.

ное в зоне обратного тока).

Эти профили в координатах подобия хорошо аппрок­ симируются кривыми Шлихтинга [1], которые нанесены на рис. 4.20 сплошными линиями. Аналогичные резуль­ таты были получены и при других значениях начальной закрутки, а также и для распределений концентрации, для которых координатами подобия будут

уе- у т

Для профиля вращательной составляющей скорости найти такие координаты подобия, в которых профиль не трансформировался бы от сечения к сечению, не удалось. На рис. 4.21 изображены результаты соответствующих

§ 2] Затопленная воздушная струя при высокой закрутке 223

н и и к более наполненному 2 в конце зоны возвратного течения. Профиль 1 получен осреднением результатов из­ мерений при различных закрутках в сечении х° — 0,9; профиль 2 — теоретическая кривая распределения для слабой закрутки [84], которая хорошо описывает профиль вращательной компоненты скорости влизи конца 8оны обратных токов и согласуется с известными резуль­ татами измерений [74—76].

Рис. 4.22. Зависимость максимальных значений концентрации в поперечных сечениях струи от продольной координаты при разных закрутках.

5. Для полного описания осредненных характеристи исследованного течения остается привести результаты определения характерных значений газодинамических параметров в различных сечениях струи. Эти данные представлены в логарифмических координатах на рис. 4.22—4.24 в виде зависимостей величин ст, ит, wm от продольной координаты х° для разных значений закрут­ ки. Легко заметить, что, начиная с некоторого сечения, все зависимости характерных параметров течения явля­ ются практически универсальными и могут быть сведе­ ны к единой зависимости отнесением к соответствующему значению параметра в этом сечении. Для вращатель­ ной составляющей скорости wm все полученные зависи­ мости сводятся к единой, если отнести соответствующее

226 Турбулентные яякрученпьте струи [гл. IV

На рис. 4.25 изображена зависимость параметра Аит от х° и wQ, где

щей точке оси. В некото­ рых случаях можно пользоваться также приближенной зависимостью:

Са 0,22 ( иа)ст.

6. Заканчивая изложение материалов исследовани осреднениих характеристик струи, отметим следующее весьма важное обстоятельство. Анализ результатов из­ мерений компонент скорости показал, что течение в зак­ рученной струе с зоной обратного тока, возникновение которой связано только с вращением потока (как это было в опытах), достаточно полно характеризуется «уни­ версальным» параметром

ток отсутствует и параметр Ф имеет меньшее значение, несильно отличается от струи, вытекающей из форсунки при w0 <С 1, когда вообще не возникает возвратного течения.

7. Как уже указывалось, наряду с измерениями ос редненных значений газодинамических параметров в опытах определялась также относительная интенсивность

Рис. 4.28. Зависимость интенсивности пульсаций скорости на оси струи от продольной координаты.

пульсаций абсолютной скорости (модуля вектора скоро­ сти 0)

e = / ( W / ^ ,

где U = | tJ | — местное значение полной средней ско­ рости.

На рис. 4.28 представлены данные об интенсивности пульсаций скорости на оси струи &а в зависимости от продольной координаты, полученные в опытах при раз­ ной начальной интенсивности закрутки. Значения е0 для разных закруток сближаются друг к другу на больших удалениях от форсунки (х* я; 10) и заметно расслаива­ ются вблизи среза форсунки. Меньшим значениям за­ крутки w0 соответствуют большие интенсивности пульса­ ций вблизи среза форсунки. Этот результат связан о тем, что на оси струи имеется возвратное течение жид­ кости, поступающей из возмущенной области, находя­

щейся ниже по течению. Масса возмущенной жидкости, двигаясь в обратном токе, ускоряется, вследствие чего относительная интенсивность пульсаций уменьшается. Это уменьшение тем больше, чем интенсивнее обратный ток, т. е. чем больше начальная закрутка.

о

Рис. 4.29. Интенсивность пульсации скорости в различных

крученной струи для разных закруток w0. По оси ординат отложена величина интенсивности пульсаций е, по оси абсцисс — величина у\и = у/ут- Напомним, что у ~ у т отвечает максимуму продольной скорости и и одновре­ менно максимуму модуля вектора скорости U.

Полученные графики показывают, что распределение интенсивности пульсаций е при различных закрутках имеет сходный характер. Как на малых, так и на боль­ ших расстояниях от среза форсунки величина интенсив­ ности, отнесенная к местному значению скорости, мак­ симальна при r]u = 1, т. е. там, где наблюдается мак­ симальное значение скорости. В сечениях, близких к срезу форсунки, где скорость движения жидкости в об­ ратном токе велика, имеется еще один минимум интен­ сивности (на оси струи).

Различие в зависимости е (ци) при ци > 1,5 -т- 2 для разных сечений струи связано прежде всего с отсутствием