Отрывные течения. Том 1 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
угла 2(c)3(Mj) и сохранении постоянными условий потока на входе, длины
центральной линии и ширины входного сечения (фиг. 21). Эффективный полный
угол раскрытия диффузора 20Эфф вычисляется по формуле для степени
расширения диффузора, равной 1 + 2 (N/ИД) tg 0Эфф.
В данном случае режимы течения аналогичны наблюдаемым в диффузоре с
прямолинейными стенками, а именно:
а. Режим плавного безотрывного течения.
б. Режим отрыва переходного типа, размеры и интенсивность которого
изменяются во времени.
в. Режим полностью развитого отрыва. Течение в этом режиме относительно
установившееся, жидкость движется вдоль стенки, на которой давление
повышено. Другая часть диффузора, ограниченная стенкой, на которой
давление понижено, заполнена вытянутым завихренным
возвратноциркуляционным течением.
186
ГЛАВА IV
Как видно из фиг. 22, наблюдаемое начало отрыва практически не зависит от
величины Р, если она меньше или равна 30°. При Р = 40° значение 20Эфф
постепенно уменьшается при малых значениях iV/lTi, а при 50° ^ Р;^ 90°
все линии наблюдаемого на-
Ф и г. 21. Геометрия диффузора с криволинейными стенками и обозначения
[45].
чала отрыва имеют точки максимума, соединенные пунктирной линией р - р.
Эта линия представляет собой максимум расширения потока в канале с
минимальным значением N/Wi без наблюдаемого начала отрыва для данного
значения р. Вдоль линий р - р степень расширения изменяется от 1,8 до
1,9, и так как в координатах 20эфф - NIW\ степень расширения возрастает
слева направо, то можно несколько увеличить торможение потока, не вызывая
отрыва, путем выбора больших значений iWlTj и соответствующего уменьшения
угла раскрытия 20Эфф для заданного угла поворота потока р. Загиб линий а-
а слева от линиир-р-характеристика диффузора с криволинейными стенками,
существенно отличающая его от диффузора с прямолинейными стенками. Такое
явление обусловлено, по-видимому, повышенным положительным градиентом
давления на внутренней стенке криволинейного диффузора вниз по потоку от
горла. При тех же значениях отношения N/Wi и угла раскрытия 20 этот
положительный градиент давления по абсолютной величине будет больше в
диффузоре с криволинейными стенками, чем в диффузоре с прямолинейными
стенками.
На фиг. 23 представлена зависимость 20Эфф от-^/ITj, соответствующая
переходу к полностью развитому отрыву (линия 6 - б).
ОТРЫВ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА жидкости
187
Видно, что 20эфф монотонно уменьшается с увеличением угла поворота
потока. Полностью развитый отрыв наблюдался при всех углах поворота
потока р, кроме р = 10°.
В диффузоре с криволинейными стенками с углом поворота потока более 30°
возникало вторичное течение в виде длинного
Фиг. 22. Линии наблюдаемого начала отрыва (а - а) при разных углах
поворота потока (5 в диффузоре с криволинейными стенками, с центральной
линией в виде дуги окружности и с линейным распределением площади
поперечного сечения [45].
спирального образования независимо от глубины канала при условии, что
геометрические параметры канала не выходят слишком далеко вверх за
пределы линии а - а. Вторичное течение
188
ГЛАВА IV
было обнаружено при впрыскивании красителей в поток в нескольких сечениях
(над дном канала).
Как и в диффузорах с прямолинейными стенками, применение направляющих
лопаток в диффузорах с криволинейными стенками способствует ослаблению
интенсивности отрыва и сглаживанию профиля скоростей потока на выходе из
диффузора.
Ф и г. 23. Линии развитого отрыва (б - б) при разных углах поворота
потока в диффузоре с криволинейными стенками, с центральной линий в виде
дуги окружности и с линейным распределением площади поперечного сечения
[45].
Хотя с уменьшением радиуса кривизны внутренней стенки (отношение N/Wi
мало, угол р велик) течение в диффузоре было турбулентным, течение вдоль
внутренней стенки стремилось сохраниться ламинарным. Такую же тенденцию
потока сохранять ламинарный характер течения около внутренней стенки в
узких изогнутых каналах без расширения обнаружил Маррис [46].
Читателям, интересующимся диффузорами, рекомендуется познакомиться с
работами [47-82]. В них рассматриваются течения около шероховатой
поверхности, управление пограничным слое.м путем отсоса или с помощью
турбулизаторов, околозвуковые течения. Некоторые работы, возможно, не
имеют непосредственного отношения к двумерным диффузорам.
ОТРЫВ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ
189
3.3. ОПТИМАЛЬНЫЕ ДИФФУЗОРЫ
Наблюдения и исследования внутреннего течения могут оказаться полезными
при проектировании диффузоров, обладающих высокой эффективностью. Однако
в настоящее время существуют сложные методы расчета только оптимальных
двумерных диффузоров с прямолинейными стенками.
Гаугер [83] предложил метод расчета угла раскрытия диффузора, при котором
происходит отрыв потока. В этом методе используется уравнение количества
движения в интегральной форме 6 6
На фиг. 24 показана схема диффузора.
Используя уравнение неразрывности для диффузора с прямо-
