книги / Турбулентное смешение газовых струй

Рис. 1.18. Профили (а) относительной избыточной скорости Ди°»

(б) относительной избыточной температуры ДТ и (в) относитоль^ ной объемной концентрации к в «собственных» координатах §• * аз брос экспериментальных точек показан штриховкой.

в таблице 1.4. Штриховкой обозначен разброс эксперимен­ тальных точек, полученных в основном участке. Сплош­ ные линии соответствуют п æ 0,3, шриховые —næ 1,3ч- -г-1,9, штрих-пунктирные —п æ 6,4ч- 7,25. Эксперимен­ тальные точки, заключенные между ограничивающими

н объемной концентрации и температуры (РхТ) в зависимости от местного отношения плотностей щ.

кривыми, соответствуют вариации трех параметров т ,

rriiy niy раздельное влияние которых установить не уда­ лось.

На рис. 1.19 представлены величины коэффициентов растяжения рлт и риГ в зависимостиот текущего значения относительной плотности щ. По оси абсцисс в логарифми­ ческом масштабе отложены значения п*, 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 расподожение 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

для начального и основного участков. Примером могут служить профили относительной избыточной скорости Ди°итемпературы Д210, которыепредставлены парис. 1.20. Этот факт не является новым и отмечен, например, в рабо­ те[1]. На рис. 1.21 изображены профилиотносительнойиз­ быточной скорости и концентрации, вписанные в условные

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

границы струи для ее начального и основного участков при различных значениях п и щ. 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 по своей напол­ ненности: наименее наполненный в начальном участке профиль при п —5,5 -н 8,2 близок к скоростному про­ филю в основном участке при ~ 1. Но этого нельзя сказать о профилях относительной объемной концентра­ ции к°, которые в основном участке монотонно стремятся к своему виду при щ ~ 1, не перекрещиваясь с профиля­ ми объемных концентраций для промежуточных значе­ ний щ.

Необходимо отметить, что высказанные соображения о профилях, вписанных в условные границы струп, не совсем точны, так как сам выбор границ определяет то, насколько близкими будут профили в начальном и основ­ ном участках струи. В данном случае грапицы были вы­ браны так, что близкимиоказалисьпрофили температуры. По-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 из­ быточных параметров Дц°, АТ° п и0 в различных попереч­ ных сечениях основного участка струи. Они нормированы по разнице осевого и периферийного значепнй скорости температуры и концентрации, которые равны ит —к2, Тт —Т2 и хт . Теперь проследим, как изменяются эти нормировочные параметры вдоль основного участка и что определяет их изменение.

Данные об изменении осевых относительных избыточ­ ных значений скорости Аи°т == (aw—ih)Hlh —lh), темпе­

ратуры АТ°т = (Тт —Т2)/{Т1 —Т2), объемной хт и мас­ совой ст концентраций с расстоянием от сопла х° —xIR представлены на рис. 1.22 (для струй фреона-12), на рис. 1.23 (для струй нагретого воздуха) и на рис. 1.24 (для струй гелия) при m =•=var (подробные сведения о па­ раметрахпотоковприведены втаблице1.4). Из этихданных

прежде всего видно, что при всех исследовапных 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 Au^ и АТ^, 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 Дит при п —var п т —var пред­ ъявлены на рис. 1.25. Экспериментальные точки

Ди°т (х°) в логарифмических координатах для каждого из исследованных режимов течения (п = const, т — —const) группируются около прямых, практически па­ раллельных друг другу. Следовательно, функции ки°т (х°) могут быть аппроксимированы степенными зависимостями вида

где показатель степени ки весьма слабо изменяется при п = var и т = var. В самом деле, величинакю которую на­ зовем «показателем затухания осевой скорости», в случае струй фреона-12 (uæ 0,27) лежитвдиапазоне0,78 ^ ки < < 0,98, для струй нагретого воздуха (я ж 1,7) —в диа­ пазоне 1 1,23, а для струйгелия ки ^ 1,25. В опы­ 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 степеннымизависимостямивида

дексами и, Т, х, с представляют собой абсциссы сечений струи, которые мы будем называть переходными, опре­ деленные по соответствующему газодинамическому параметру. Найденные по графикам рис. 1.25 значения к и ж* для различных режимов течения даны в таб­

лице 1.5.

Анализ результатов, представленных в таблице.1.5, показывает, что,;^ак и в рассмотренном уже случае затуханиш'осевой скорости, показатели ‘осевого затухания остальных газодинамических величин тоже практически не зависят от параметра пг> Влияние параметра л, за