книги / Турбулентное смешение газовых струй
..pdfданных с результатами наших опытов, особенно, если
учесть, что в работе [75] зависимостьуи = / (а?) аппрокси мировалась прямой линией.
4. Зная геометрические характеристики течения, мож но найти координаты подобия для распределений кон
центрации и компонентов |
|
|
||
скорости. |
На |
рис. 4.20 |
|
|
даны профили продольной |
|
|
||
составляющей |
скорости |
А |
/ |
|
при w0 = 2,5 в координа |
||||
тах подобия для «внутрен |
А |
/ |
||
ней» (рис. 4.20, а) и «внеш |
А ' |
|
||
ней» (рис. |
4.20, б) части |
|
||
струи: |
|
|
шо |
|
|
|
|
||
|
|
|
о-1,8 |
|
|
У-Ущ |
х-/,1 |
|
|
|
---[76] |
|||
£ = 0,44 Уи-Ут |
---[75] |
- JL |
о |
5 |
* |
|
ит |
|
Рис. 4.19. Сопоставление резуль |
||
(иа —значение |
скорости |
татов определепия координаты |
||
половинного |
значения |
скорости |
||
на оси струи, отрицатель- |
п0 даниыи |
Различных |
опытов, |
ноев зонеобратноготока).
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
•'т |
= |
*°= — |
7-, |
|
т |
а |
|
!с= 0,44 '’с |
!’т , <С= с/ст |
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
измерений в различных поперечных сечениях струи при ш0 = 2,5 в виде зависимости величины w° = w/wm от относительной поперечной координаты r\w= y/ywm.
Рис. 4.20. Профили продольной скорости в координатах подобия при шо —2,5.
Рис. 4.21. Профили относительных значений вращательной ком поненты скорости при w0=2,5.
Профиль вращательной компоненты скорости транс формируется от менее наполненного 1 в исходном сече-
яии к более наполненному 2 в конце зоны возвратного течения. Профиль 1 полученосреднением результатов из мерений при различных закрутках в сечении х° —0,9; профиль 2 —теоретическая кривая распределения для слабой закрутки [841, котораяхорошо описываетпрофиль вращательной компоненты скорости влизи конца воны обратных токов и согласуется с известпыми резуль татами измерений [74—76].5
Рис. 4.22. Зависимость максимальных значений концентрации в поперечных сечениях струи от продольной координаты при разных закрутках.
5. Для полного описания осредненных характеристик 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, wmот 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 wmвсе полученные зависи мости сводятся к единой, если отнести соответствующие
значения wm к начальной закрутке (это указывается также в работах [75, 76]).
Интересно отметить, что при постоянном расходе че рез форсунку с ростом интенсивности закрутки (при w0 > 1) максимальные значения продольной составляю щей скорости в поперечных сечениях струи возрастают.
Рис. 4.25. Зависимость относительных величин максимальной раз ности продольной скорости в поперечных сечениях струи от про дольной координаты.
Это связано с увеличением площади, занимаемой на срезе форсунки обратным током и соответствующим уменьше нием площади, через которую воздух вытекает из фор сунки.
Для полного описания течения необходимо привести данные об изменении продольной скорости иа и массо вой концентрации са по оси струи, которые использу ются при построении профилей скорости и концентрации
вкоординатах подобия (рис. 4,20).
§Г, И. Абрамович в Apj
На рис. 4.25 изображена зависимость параметра Дит от хв и w0, где
|
Аит = ит —иа при |
иа < О, |
|
||
|
Аит = ит |
при |
иа > 0. |
|
|
На этой |
же фигуре штриховыми лилиями |
напесепы |
|||
результаты |
измерений относительной величипы |
провала |
|||
|
|
скорости |
иа оси струи |
||
|
|
впе зопы обратных токов: |
|||
|
|
Аита = ит —иа. Видно, |
|||
|
|
что |
за зоной обратного то |
||
|
|
ка происходит весьма ин |
|||
|
|
тенсивное |
выравнивание |
||
|
|
профиля |
скорости. |
|
|
|
ля |
Выравнивание |
профи |
||
|
|
|
концентрации |
иллю |
|||
|
|
|
стрирует рис. 4.26, на ко |
||||
|
|
|
тором дана эмпирическая |
||||
—L--------- ------------ J |
зависимость |
|
относитель- |
||||
; ной |
величипы |
провала в |
|||||
0 |
1 |
~и<*; профиле |
концентрации |
||||
Рис. 4.26. Связь провала |
Дс° п |
Ас0 —(ст —ca)fcmот ско- |
|||||
профиле концентрации с иптен- |
рости (—иа) |
возвратного |
|||||
сивностыо |
возвратного течения, |
течения в |
соответствую |
щей точке оси. В некото рых случаях можно пользоваться также приближенной зависимостью:
ст са 0,22 ( Ua)cm.
6. Закапчивая изложение материалов исследования осредненных 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
Ф = àum