А.В. Воронецкий, С.А. Сучков, Л.А.Филимонов
8
диаметр зоны сверхзвукового течения остается постоянным и равным
примерно 4 мм. Это, на наш взгляд, связано с тем, что рассматривае-
мые расчеты проведены в ламинарной постановке и, следовательно,
не учитываются процессы турбулентного смешения с окружающим
газом и диссипации энергии струи.
При увеличении длины канала до
L
= 100 мм (рис. 2,
б
и 3,
б
)
протяженность входной зоны, содержащей скачки уплотнения, т. е.
длина псевдоскачка, возрастает примерно до 50 мм. Вследствие более
высоких потерь (по сравнению с
L
= 50 мм) скорость потока умень-
шается до М ≈ 1,4, а статическое давление увеличивается и составля-
ет в среднем 0,2 МПа. Толщина зоны дозвукового течения в насадке
изменяется от 0,2 мм до 1,3 мм. Отметим, что в рассматриваемом
случае в канале насадка возникает зона бесскачкового течения (
x
=
= 55…90 мм), практически отсутствующая при
L
= 50 мм; длина этой
зоны составляет около трети длины канала.
Увеличение длины насадка до
L
= 150 мм (рис. 2,
в
и 3,
в
) при-
водит к качественным изменениям условий течения в канале, что
связано с резким увеличением газодинамических потерь при движе-
нии газа по тракту. Эти изменения состоят в следующем. При
x
=
= 60…115 мм в канале образуется зона дозвукового течения, причем
длина этой зоны также составляет около трети длины насадка.
В пределах указанной зоны скорость потока на оси составляет
М = 0,8…0,9, а статическое давление находится в диапазоне
0,30…0,36 МПа. Кроме того, в отличие от предыдущих случаев, при
движении в сопле Лаваля имеет место течение с отрывом потока от
стенок, что приводит к уменьшению длины псевдоскачка примерно
до 20 мм и к увеличению толщины зоны дозвукового течения потока
вблизи входа в насадок. Важно отметить, что, несмотря на торможе-
ние потока (M < 1), при
x
> 115 мм наблюдается увеличение его ско-
рости до сверхзвуковой, что обусловлено значительным избыточным
статическим давлением потока. В связи с этим истечение из насадка в
атмосферу по-прежнему остается сверхкритическим. При этом
наблюдается некоторое увеличение диаметра сверхзвуковой зоны ис-
текающей струи по сравнению с предыдущими случаями.
Таким образом, в зависимости от длины канала (и, следователь-
но, в зависимости от потерь энергии при движении газа) торможение
сверхзвукового потока на входе в канал приводит к различным ре-
зультатам. Увеличение длины канала вызывает существенное изме-
нение радиального размера зоны дозвукового течения: при
L
= 50 мм
наибольшая толщина пристеночной дозвуковой области составляет
0,9 мм, а при
L
= 100 мм эта толщина увеличивается до 1,3 мм; при-
чем в обоих случаях течение центральной части потока остается
сверхзвуковым. При
L
= 150 мм наблюдается качественное измене-
