ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вибрационное горение при распространении пламени в неподвижном газе из "Вибрационное горение" Если рассмотренные в предыдущих параграфах процессы вибрационного горения были в той или иной степени связаны с подвижностью фронта пламени, то классическим примером системы, в которой подвижность поверхности теплопровода совершенно исключена, является труба Рийке. Кроме того, устанавливаемая в такой трубе сетка настолько тонка, что можно пренебрегать ее протяженностью в направлении оси трубы и поэтому полагать объем V в уравнениях (15.5) равным нулю. Это приводит к тому, что исключается и появление подвижности некоторого эффективного фронта пламени, который иногда полезно вводить из формальных соображений. [c.418] Следовательно, труба Рийке является наиболее ярким примером возбуждения акустических колебаний теплоподводом. Это обстоятельство делает целесообразным рассмотрение процесса возбуждения звука в такой трубе, хотя оно и не связано с каким-либо процессом горения. [c.418] Поскольку внешние потери отсутствуют, р, X г 1, а следовательно, первое из трех слагаемых равно нулю, а два других — отрицательны (бХ находится в противофазе с и ЬЕ). Следовательно, О, п возбуждение звука невозможно. Таким образом, запаздывание фазы возмущения скорости является необходимым условием самовозбуждения акустических колебаний в трубе Рийке. [c.422] Здесь уместно подчеркнуть, что использование теоретических результатов Лайтхилла для расчета самовозбуждения звука в трубе Рийке вряд ли возможно признать, без дальнейшего исследования этого вопроса, законной операцией. [c.423] Составляюш,ие сетку проволочки работают в совершенно иных условиях, чем те, которые положил в основу своего расчета Лайтхилл. Он рассматривал одиночную проволоку в бесконечном пространстве, в то время как в сетке расстояния между проволочками имеют порядок их диаметра, и взаимное влияние соседних проволочек безусловно значительно. Кроме того, Лайтхилл считал, что синусоидальная составляющая скорости течения мала но сравнению с его средней скоростью, в то время как опыты Лемана ) показали, что фактически в трубе Рийке амплитуда колебания скорости в 2—6 раз превосходит среднюю скорость течения. Совершенно ясно, что такое изменение условий обтекания проволоки должно существенно изменить кривые на рис. 95. [c.423] Опыты Лемана косвенно подтверждают высказанное здесь предположение. Если бы кривые Лайтхилла можно было непосредственно прилагать к сеткам в трубе Рийке, то изменение диаметра проволочек в сильной степени влияло бы на самовозбуждение звука. Однако упомянутые опыты показывают, что подобное влияние практически отсутствует. [c.423] В настоящее время нет данных по нестационарной теплоотдаче от нагретых сеток, поэтому количественный анализ звучания трубы Рийке фактически невозможен. Чтобы дать качественное представление об этом явлении, можно воспользоваться кривой Лайтхилла, которая дает возможность учитывать наиболее существенный фактор — наличие фазового запаздывания между возмущением теплоподвода и возмущением скорости. [c.423] Прежде чем приступать к численному анализу возбуждения звука в трубе Рийке, необходимо уточнить формулы первого приближения (48.1), которые использовались до сих пор в качестве соотношений, описывающих процесс на поверхности теплоподвода 2. В эти соотношения необходимо внести уточнения. Во-первых, можно было бы уточнить их, учтя, что температура воздуха, прошедшего через сетку, выше температуры воздуха, подходящего к сетке. В уже упоминавшихся опытах Лемана было показано, что на нормальных режимах воздух после сетки нагревается на 100—150°, т. е. сравнительно мало. Поэтому учет нагрева (т. е. учет того, что ф М , п ф )яв сможет заметно сказаться на результатах анализа. [c.424] Формулы (48.7), (48.8) и (48.11) полностью определяют процесс на поверхности разрыва И, если считать, что известен теплоподвод Q, коэффициент гидравлического сопротивления сетки и параметры т) и ijj, характеризующие отклонения от стационарности процесса теплоотдачи от сетки к воздуху. [c.426] Располагая всеми указанными данными, можно было бы решить соответствующую краевую задачу, подобно тому, как это делалось в гл. V, VI и других местах. Однако достаточно полное представление о возбуждении звука в трубе Рийке более просто получить путем использования энергетического метода, развитого в гл. III и IV. В рассматриваемом случае применение энергетического метода напрашивается потому, что частоты возбуждаемых колебаний можно считать известными. Все исследователи, наблюдавшие звучание трубы Рийке, всегда указывают, что возбуждаются колебания с частотами, определяемыми обычными акустическими соотношениями (т. е. не требующими для своего определения учета постоянной составляющей скорости течения вдоль трубы и учета свойств зоны теплоподвода). Поскольку единственный важный параметр колебаний — частота,— определение которого из энергетических соображений невозможно, известен, исиользовапие энергетического метода является совершенно естественным. [c.426] Хотя последние величины получены на основе графика Лайтхилла (рис. 95), допустимость применения которого вызывает законное недоверие, здесь они будут взяты в качестве некоторых параметров первого приближения, имеюш,их, вероятно, правильные порядки величин, тем более, что другие данные в настоящее время отсутствуют. Главное, что здесь вводится, — это некоторое запаздывание возмущения теплоподвода Q относительно возмущения скорости V. [c.427] Рассмотрим теперь выражение для А . [c.429] Для участков Ь Ае будет выражаться точно так же, аа исключением того, что знаки перед г з надо будет изменить на обратные. [c.429] Как следует из наиисанного равенства, прп малых по абсолютному значению ij) все слагаемые, кроме первого, дают отрицательные величины, т. е. гасят колебания. Лишь первое слагаелюе может быть положительным при J5 О, что возможно лишь для участков а. Для участков й О и, как это следует из написанной формулы, возбуждение невозможно. Этот результат можно было ожидать, так как выше неоднократно указывалось, что при положении вектора возмуш енного теплоподвода во второй четверти возбуждение невозможно (см., например, диаграммы устойчивости рис. 29). [c.430] Резюмируя, можно утверждать, что даже использование столь грубой для рассматриваемых условий схемы явления нестационарной теплоотдачи, как та, которая следует из теоретических расчетов, Лайтхилла, позволяет получить все наиболее суш,ественные свойства трубы Рийке. [c.434] Помимо уже известных свойств трубы Рийке, Леман, воспользовавшись тем, что он имел возможность регулировать среднюю скорость течения по своему усмотрению, обнаружил новое ее свойство по мере увеличения средней скорости течения и при постоянном среднем теплоподводе звучание трубы Рийке первоначально усиливается, достигает максимума интенсивности, затем уменьшается и при достижении некоторой скорости, зависящей от среднего теплоподвода, прекращается. [c.435] В отличие от приведенного выше принципиального рассмотрения указанной задачи, здесь будет дано решение для несколько упрощенных условий, но доведенное до конца. [c.437] Вернуться к основной статье