и
ЗГ
ч: о
мосферному, струю в рабочей части отделяют от атмосферы т. и. камерой Эйфеля (рис. 2, в).
А. т., схема к-puii приведена на рис. 1, относится к типу т. п. замкнутых Л. т. Существуют также разомкнутые Л. т.. в к-рых гая к соплу подводится из атмосферы или спец. емкостей. Если статич. давление потока после диффузора ниже атмосферного, то воздух выпускается в газгольдер низкого давления или его давление повышается до атмосферного компрессором или эжектором. Размер сечения рабочей части дозвуковых Л. т. колеблется в широком диапазоне ≈ от больших А. т, для испытаний натурных объектов до миниатюрных настольных установок. На малых моделях в А. т. невозможно обеспечить подобие по числу Re, т. к. пропорционально уменьшению линейного размера необходимо увеличивать плотность или скорость потока. Существ, особенность дозвуковых А. т.≈ возможность изменения скорости газа в рабочей масти за счет изменения перепада давления, даваемого компрессором.
Мощность энергетич. установки А. т. определяется ф-лой, в к-рую входят критерии подобия М и Re:
i s т-> ч «т u2^2 ,л\\
где у = ^
тора; А' т =
1 ' '
К
А'г- качество установки; г|└ ≈ кпд вентиля' ^ ю качество А. т., т. е- отношение ки-
потерь нетич. энергии массы газа, протекающего через рао-
чее сечение в 1 с, к сумме потерь анергии, возникающих при течении газа но всей А. т.; 5 ≈ площадь сечения рабочей масти; k = cpjcy ≈ отношение уд. теп-ло╦мкостей; р ≈ статич. данление газа в рабочей части. Качество установки характеризует совершенство конструктивной схемы А. т. У дозвуковых А. т, больших размеров с закрытой рабочей частью Л"у достигает 8, А. т. с открытой рабочей частью диам. ок. 2 м имеют
tJ *
V "*"
При условии А*у ≈ const, согласно (1), Р ≈ Л/, Re2 и обратно пропорциональна р. Для уменьшения мощности установки при заданных значениях чисел М и Re создают т. н. А. т. нерем. плотности, данление в рабочей части к-рых достигает 2,5 МПа.
Сверхзвуковые аэродинамнч . трубы до схеме аналогичны дозвуковым. Для получения в рабочей части потока с числом М>1 применяется сверхзвуковое сопло £ с (рис, 1), состоящее из сужающейся (дозвуковой) и расширяющейся (сверхзвуковой) частей; в миним. (критич,) сечении скорость газа равна скорости звука. Число Л/, получаемое в рабочей части, определяется отношением FlFK^ площадей сеченин рабочей части F и критич. сечения сопла FKp. Для изменения числа М в рабочей части применяют сменные или регулируемые сопла, позволяющие менять отношение F/FKf. Рабочая часть сверхзвуковых А. т. аналогична рабочей части дозвуковых. Б диффузоре сверхзвуковой А. т., состоящем, как и сопло, из сужающегося и расширяющегося участков, сверхзвуковая скорость переходит в дозвуковую с образованием ударных волн,, поэтому торможение газа в сверхзвуковых диффузорах сопровождается большими потерями энергии, к-рые быстро увеличиваются с ростом числа М . Для. лонышения эффективности диффузора торможение сверхзвуковой струи осуществляется в системе косых скачков уплотнения; при этом положении стенок диффузора н, в частности, размер его мипим. сечения иногда делают регулируемыми в процессе запуска А. т. Необходимые для работы сверхзвуковой А. т. степень сжатия компрессора и мощность силовой установки быстро увеличиваются по мере роста числа М. С увеличением скорости ноздуха, иаоаптропически расширяющегося и сверхзвуковом сопле, уменьшаются его темп-pa и давление в соответствии с ур-ниями
При этом относит, влажность воздуха, обычно содержащего водяные иары, возрастает, и при числе М zs 1,2 происходит конденсация паров воды, сопровождающаяся образованием ударных волн ≈ скачков конденсации, существенно нарушающих равномерность потока в рабочей части А. т. Для предотвращения скачков конденсации влага из воздуха, циркулирующего в А. т., удаляется в осушителях.
Одним из осн. преимуществ сверхзвуковых А. т. непрерывного действия, осуществляемых по схеме, аналогичной схеме дозвуковой А. т. (рис. 1), является возможность проведении опытов значит, продолжительности. Однако для решения мн. задач аэродинамики это преимущество не является решающим. Недостатки таких А. т,≈ необходимость создания энергетич. установок большой мощности и трудности, возникающие при числах А/>4 вследствие быстрого роста необходимой степени сжатия компрессора. Поэтому широкое распространение получили т. п. баллонные А. т., к-рые
Рис. 3. Две аэродинамические трубы е повышенным давлением на входе Б сопли и атмосферными давлениями на выходе ид сопла (верхняя труба) и из диффузора (нижняя): 1 ≈ компрессор высокого давления; г ≈ осушитель воздуха; з≈ батарея баллонов; 4 ≈ дроссельные краны; 5 ≈ ресивер сопла; в ≈ сопло; 7 ≈ модель; 8 ≈ диффузор.
162
k- 1
и
ft/ft -
создаются по незамкнутой схеме и могут быть отнесены к одной из двух групп. Установки 1-й группы {рис. 3) применяются для получения чисел Af<5; они позволяют получать большие числа Re при относительно малой мощности компрессоров. Малый секундный расход воздуха через компрессор да╦т возможность создавать небольшие по размерам и хорошо работающие осушители воздуха. Давление в баллонах воздушного аккумулятора может достигать 100 МПа. А. т. 2-й группы (рис. 4) используются, когда необходимо получить числа Л/>5 при достаточно больших значениях числа Re, Одной из осн. особенностей А. т. больших чисел М (М >5) является необходимость подогрева воздуха во избежание его конденсации в результате быстрого понижения теми-ры с ростом числа М. В отличие от водяных паров, воздух при давлениях в рабочей части р>1 кПа (10мм рт. ст.) конденсируется без заметного переохлаждения. Конденсация его существенно изменяет свойства струи, вытекающей из сопла, и делает е╦ практически непригодной для аэродинамнч. эксперимента. Предельное число Мс, соответствующее началу
Рис. 4. Две аэродинамические трубы с повышенным давлением на входе в сопло и с пониженным давлением на выходе из диффузора, создаваемым двухступенчатым эжектором (верхняя труба) и вакуумным газгольдером (нижняя): 1 ≈ компрессор высокого давления; 2 ≈ осупти-гель яоздуха; 3 ∙≈ баллоны высокого давлении; 4 ≈ дроссельный Иран; 5≈ ресивер сипла; б ≈ сопло; У ≈ модель; 8 ≈ диффукор аэродинамической трубы; э ≈ эжекторы; ю ≈ дроссельные крапы; п ≈ диффузор эжектора; 12 ≈ 6 ыс TJJ о действующий крап; 13 ≈ вакуумный газгольдер; 14 ≈ вакуумный насос; 25≈подогреватель воздуха,
равновесной конденсации воздуха, является ф-цией полного давления р0 и тсмп-ры Тп газа, расширяющегося в сопле (рис. 5). Для предотвращения конденсации воздух подогревается до заданной темп-ры в подогревателе 15 (рис, 4),
5 6
8
")
}
