книги из ГПНТБ / Турбулентное смешение газовых струй

части и с увеличением расстояния от сопла становятся все шире, указывая на рост толщины струи. Вблизи гра­ ниц струи, где значения избыточных параметров стремят­ ся к нулю, профили становятся очень пологими, а это обстоятельство затрудняет определение границ струи, которые устанавливались так же, как и для начального участка, из условия, что значение параметра на самом крайнем профиле отличается от нулевого не более чем на

0 , 01.

При анализе опытных данных для начального участка струи было отмечено, что при обработке в так называемых

собственных координатах | г профили типа ДА\ оказы­ ваются практически не зависящими от обоих определяю­ щих параметров течения т и п (чего не наблюдается при построении этих профилей по обобщенной координате ц). Более того, профили различных газодинамических параметров при обработке в такой форме весьма слабо отли­ чаются друг от друга и приближенно могут быть описаны единой зависимостью. Так же как и для начального участ­ ка, была предпринята попытка проследить за влиянием параметров т и п на взаимное расположение профилей в основном участке. Для этого профили изображались в виде зависимостей относительных избыточных парамет­ ров от собственной координаты £г, которая определялась

в данном сечении). Взаимное положение профилей харак­ теризуется коэффициентами растяжения (ЗиТ = уи!ут и

скорости и плотности наружного потока к скорости и плот­ ности на оси — в принципе, определяющих вид профилей в собственных координатах, не удалось. Причиной этого может быть как недостаточная точность измерений, так и практическая невозможность постановки опытов, при ко­ торых варьировался бы лишь один из указанных пяти параметров. На рис. 1.18 изображены зависимости отно­ сительных избыточных величин скорости, объемной кон­ центрации и температуры от собственных координат, полученные в результате обработки измерений за преде­ лами начального участка по всем опытам, указанным

Рис. 1.18. Профили (а) относительной избыточной скорости Аис> (б) относительной избыточной температуры АТ° и (в) относитель' ной объемной концентрации к в «собственных» координатах | . Раз' брос экспериментальных точек показан штриховкой.

42 Экспериментальное исследование струи [гл. I

в таблице 1.4. Штриховкой обозначен разброс эксперимен­ тальных точек, полученных в основном участке. Сплош­

Рис. 1.19. Изменение параметров РиТ и (ЗхТ, характеризующих взаимное расположение профилей скорости и температуры (РиГ) и объемной концентрации и температуры (РиТ) в зависимости от местного отношения плотностей щ.

кривыми, соответствуют вариации трех параметров т, nii, nh раздельное влияние которых установить не уда­ лось.

На рис. 1.19 представлены величины коэффициентов растяжения и pur в зависимости от текущего значения относительной плотности пг. По оси абсцисс в логарифми­ ческом масштабе отложены значения nt, по оси ординат — значения коэффициента растяжения. Видно, что взаимное расположение профилей скорости и температуры в основ­ ном участке может меняться на обратное при п < 0,5. Нужно отметить, что взаимное расположение профилей

как для начального так и для основного участка опреде­ ляется местным отношением плотностей на периферии и на оси струи. Этого нельзя сказать о положении самих профилей, по-разному вписывающихся в границы струи

Ли°

о.

\, Основной участок

для начального и основного участков. Примером могут служить профили относительной избыточной скорости Аи° и температуры АТ°, которые представлены на рис. 1.20. Этот факт не является новым и отмечен, например, в рабо­ те [1]. На рис. 1.21 изображены профили относительной из­ быточной скорости и концентрации, вписанные в условные

Рис. 1.21. Профили Аи°, АТ° и к° в обобщенных координатах при различных значениях щ: на основном (сплошная линия) и началь­ ном (штриховая линия) участках струи.

§ 3J Исследование переходного и основного участков 45

границы струи для ее начального и основного участков при различных значениях п и и*. Профили, соответст­ вующие основному участку, проведены сплошными линия­ ми, а начальному — штриховыми. Видно, что в соответ­ ствии со сказанным выше профили скорости в начальном и основном участках резко различаются но своей напол­ ненности: наименее наполненный в начальном участке

сказать о профилях относительной объемной концентра­ ции х°, которые в основном участке монотонно стремятся к своему виду при ~ 1, не перекрещиваясь с профиля­ ми объемных концентраций для промежуточных значе­ ний /гг.

Необходимо отметить, что высказанные соображения о профилях, вписанных в условные границы струи, не совсем точны, так как сам выбор границ определяет то, насколько близкими будут профили в начальном и основ­ ном участках струи. В данном случае границы были вы­ браны так, что близкими оказались профили температуры. 11о-видимому, можно выбрать границы и таким образом, чтобы сблизились профили скорости, в особенности это относится к начальному участку, где возможны вариации обеих границ, в то время как в основном участке одной «естественной» границей является ось струи.

3. Выше шла речь о распределении относительных и быточных параметров Дц°, АТ° и >с° в различных попереч­ ных сечениях основного участка струи. Они нормированы по разнице осевого и периферийного значений скорости

нормировочные параметры вдоль основного участка и что определяет их изменепие.

Данные об изменении осевых относительных избыточ­ ных значений скорости Аит = (ит — и2)1{и1 — н2), темпе­

(для струй гелия) при т = var (подробные сведения о па­ раметрах потоков приведены в таблице 1.4). Из этих данных

прежде всего видно, что при всех исследованных зна­ чениях п параметр т существенно влияет на затухание различных газодинамических величин вдоль оси струи, особенно при т '^> 1. Кроме того, можно заметить, что

Рис. 1.23. Распределение осевых параметров Ди°т и ДТ°т вдоль струи нагретого воздуха.

интенсивность затухания всех этих величин при п = = const примерно одинакова. Более наглядно это прояв­ ляется при обработке соответствующих данных в лога­ рифмических координатах. Результаты такой обработки

для осевой скорости Аит при п = var и т = var пред­ ставлены на рис. 1.25. Экспериментальные точки

т вдоль

струи гелия.

= const) группируются около прямых, практически па­ раллельных друг другу. Следовательно, функции Аи°т (х°) могут быть аппроксимированы степенными зависимостями вида

п = var и т = уаг. В самом деле, величина ки, которую на­ зовем «показателем затухания осевой скорости», в случае

тах не удалось установить какой-либо систематической зависимости ки от параметра т, было лишь замечено ука­ занное возрастание его с ростом величины п. Не исключе­ но, что эта слабая зависимость, особенно если учесть разброс экспериментальных точек (см. рис. 1.25), может оказаться следствием систематической погрешности из­ мерений, указанной в § 1 настоящей главы.

Результаты аналогичной обработки остальных экспе­ риментальных данных (рис. 1.22—1.24) свидетельствуют о том, что затухание всех исследованных газодинамиче­ ских величин вдоль оси струи также может быть аппрок­ симировано степенными зависимостями вида

струи, которые мы будем называть переходными, опре­ деленные по соответствующему газодинамическому параметру. Найденные по графикам рис. 1.25 значения к и х% для различных режимов течения даны в таб­ лице 1.5.

Анализ результатов, представленных в таблице 1.5, показывает, что, как и в рассмотренном уже случае зату­ хания осевой скорости, показатели осевого затухания остальных газодинамических величин тоже практически не зависят от параметра m■ Влияние параметра я, за