ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Одномерное приближение . 6.3.3. Плоские и осесимметричные течения из "Газовая динамика сопел" Процесс 8 является резонансным, поскольку в СО2 имеет место случайное вырождение частот vi = 2v2. [c.278] Относительно процессов 8, 9, 10 и 16 можно сделать следующие замечания. Релаксация энергии симметричной моды колебаний молекул СО2 (процесс 8) экспериментально изучена очепь мало. В GO2 существует сильное взаимодействие между симметричной и деформационной модами колебаний вследствие ферми-резонаиса, благодаря чему можно ожидать, что процесс обмена колебательной энергией должен быть очень быстрым. Имеющиеся экспериментальные данные не противоречат этому и позволяют предположить, что в процессе релаксации симметричная и деформационная моды колебаний находятся в равновесии между собой. Что касается релаксации валентных мод колебаний молекул Н2О (процессы 9 II 10), то из-за полного отсутствия необходимых экспериментальных данных обычно делают аналогичное предположение о том, что эти моды находятся в равновесии с деформационной модой колебаний. Следует заметить, что в интересном для практики диапазоне температур вклад этих люд в колебательную энергию молекул Н2О из-за высоких характеристических температур мал по сравнению с вкладом деформационной моды. [c.282] Чтобы выполнить в расчете условие локального равновесия мод колебаний, времена релаксации процессов 8—10 формально полагаются на два порядка меньшими, чем время релаксации соответствующего процесса деформационной моды. Для процесса 16 экспериментальные данные отсутствуют. Поскольку процессы 14 и 16 имеют практически одинаковые дефекты энергии, приближенно полагается, что времена релаксации процессов 14 и 16 совпадают. [c.282] По-прежнему целесообразно решать обратную задачу, задаваясь распределением давления по длппе сопла. Разностный метод решения этой системы по аналогии со случаем химически неравновесных течений основан на использовании неявных разностных схем при численном решении релаксационных уравнений. [c.283] Поскольку изменение колебательного состояния молекулы происходит при бинарных столкновениях, то скорость изменения колебательной энергии прямо пропорциональна давлению газа. Поэтому из релаксационных уравнений нетрудно установить, что для колебательного неравновесного течения газа в сопле параметр Т = рйЬй, где Ро, Ьо — характерные значения давления торможения и линейного размера, является параметром подобия. [c.284] Используя найденное распределение давления вдоль линии тока с помощью разностных уравнений тина (6.35) — (6.37) решается система, аналогичная (6.29), (6.31) — (6.33), совместно с уравнениями колебательной релаксации (6.47) — (6.56) с начальными данными в дозвуковой области. На начальной линии тока (например, оси симметрии) для до-, транс- и сверхзвуковой области задается распределение давлепия в форме (6.46), а остальные параметры определяются интегрированием системы уравпений (6.29), (6.31) — (6.33). В дозвуковой области в начальном сечении иредно-лагается, что имеет место равновесное возбуждение колебательных степенен свободы. [c.286] В целях изучения качества лазерного потока в [89] проведено численное исследование релаксирующего течения смеси газов за срезом сопел в резонаторной области для обоих классов сопел. В качестве расчетной области, моделирующей взаимодействующие потоки, принимается область, на верхней и ниншей границах которой плоскости взаимодействия заменяются эквивалентными по граничным условиям плоскими стенками прямолинейного канала. Смешанная задача для изоэнтропического потока в указанной области но данным, полученным в выходных сечениях сопел, решается послойным методом характеристик, обладающим свойством методов сквозного счета для несильных ударных волн. [c.289] Расчеты, проведенные без учета влияния генерации излучения, показывают, что неравномерность газодинамических параметров на срезе коротких сопел оказывает сильное влияние на течение газа в резонаторной области. Неравномерные профили газодинамических параметров в сечениях, расноложеииых винз но потоку, начинают выравниваться, периферийная часть потока с большим давлением поджимает центральную часть, что приводит к возникновению висячей ударной волны, интенсивность которой с увеличением длины возрастает. Из-за наличия за срезом сонла второго класса ударной волны получаются более низкие средние значения коэффициента усиления т]. Поток смеси газов СО2 + N2 + Н2О, истекающей из сопла, рассчитанного на равномерные параметры на выходе, имеет в резонаторной области более высокие запасы колебательной Энергии. [c.289] Таким образом, из двух рассмотренных классов сопел более эффективными с точки зрения наименьших потерь колебательной Энергии в резонаторной области являются сопла, построенные на базе равномерной характеристики. [c.289] Система уравпений, описывающая движепие многоскоростной сплошной среды, представляющей собой совокупность континуумов, приведена в [25, 124, 150, 189]. Ниже будет дана конкретизация этих уравнений для некоторых частных, но важных для практики случаев рассмотрены физические особенности двухфазных течений и методы их расчета. [c.290] Здесь число М определено по замороженной скорости звука, которая в неравновесном двухфазном течении есть просто скорость звука в газе. В соответствии с общим свойством неравновесных течений из (7.11) следует, что равенство М = 1 (а также максимум скорости или минимум давления при дозвуковом течении) достигается не в минимальном сечении, а вниз по потоку от него. При этом в неравновесных двухфазных течениях это смещение может быть значительным, особенно при больших массовых долях частиц, в отличие от однофазных неравновесных течений, в которых это смещение хотя и имеет место, но невелико. В случае равновесного или замороженного течения уравнение (7.11) переходит в обычное уравнение одномерной теории, но число Маха определяется по равновесной или замороженной скоростям звука соответственно. [c.294] Отметим, что детальный анализ факторов, влияющих на коэффициенты сопротивления и теплообмена, проведен в монографии [190]. Числа Не,5 и М, для течений газа в соплах могут меняться в пределах 1 -ь- 200, О -н 1 соответственно. Расчет Сх и Ки по формулам Стокса приводит к значительным погрешностям, в связи с чем необходимо использовать формулы (7.12) — (7.15). [c.295] Вернуться к основной статье