Особенности течения сверхзвуковых потоков в узких цилиндрических каналах
1
УДК 621.793.7
Особенности течения сверхзвуковых потоков
в узких цилиндрических каналах
© А.В. Воронецкий, С.А. Сучков, Л.А.Филимонов
НИИ энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана,
Москва, 105005, Россия
Проведено расчетно-теоретическое исследование особенностей течения сверх-
звуковых высокоэнтальпийных потоков в узких цилиндрических каналах. Матема-
тическая модель базируется на решении полной нестационарной системы уравне-
ний Навье — Стокса в осесимметричной постановке. Расчеты выполнены для ла-
минарного и турбулентного режимов течения с использованием различных
моделей турбулентности. Проанализировано влияние геометрических параметров
канала на характеристики течения. Рассмотрены особенности распределения
числа Маха по радиусу потока в различных сечениях канала. Показано, что в зави-
симости от условий имеет место торможение различной интенсивности вплоть
до формирования в канале зоны дозвукового течения значительной длины.
Ключевые слова:
сверхзвуковой поток, цилиндрический канал, модель турбулент-
ности, число Маха.
Введение.
Процессы течения сверхзвуковых потоков в каналах
исследуются на протяжении длительного времени, что связано с не-
достаточной изученностью многих их особенностей, обусловленных,
в частности, формированием пограничных слоев и турбулентностью.
При течении сверхзвуковой поток в канале может перейти в дозвуко-
вой, причем этот переход происходит с образованием так называемо-
го псевдоскачка — сложной структуры скачков уплотнения и обла-
стей отрывного пристеночного течения [1].
Исследованию торможения сверхзвуковых потоков в каналах и
формированию псевдоскачка посвящено значительное число работ,
направленных большей частью на изучение этих процессов приме-
нительно к современным и перспективным воздушно-реактивным
двигателям и аэродинамическим трубам, поскольку именно в сверх-
звуковых диффузорах и воздухозаборниках самолетов, а также в га-
зоводах некоторых типов двигателей наблюдаются течения такого
типа. Например, работа [2] посвящена экспериментальному и рас-
четному исследованию торможения сверхзвуковых потоков в ци-
линдрических и слаборасширяющихся каналах сравнительно боль-
шого диаметра (81 мм) при наличии вязкого взаимодействия. Опре-
делены условия образования псевдоскачка в каналах и показана его
