Основные закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа

Соплами называются каналы, в которых происходит снижение давления газа (dp < 0), а диффузорами — каналы, в которых происходит повышение давления газа (dp >0).

Из уравнения (5.1) следует, что знаки dp и dw противоположны. Поэтому всякий раз, когда давление в потоке понижается, скорость возрастает, а когда давление повышается, скорость убывает. Таким образом, в соплах происходит разгон, а в диффузорах — торможение потока. При конструировании проточных частей энергетических устройств (турбин, компрессоров, реактивных двигателей и т. п.) важным является вопрос о том, какой профиль должен иметь канал, чтобы обеспечить сопловое или диффузорное течение газа (т.е. разогнать или затормозить поток).

Некоторые качественные заключения могут быть сделаны на основе анализа уравнения постоянства массового расхода G при стационарном течении газа

где F — сечение канала.

Прологарифмировав это уравнение, а затем продифференцировав, будем иметь уравнение

Добавим к этому уравнению уравнение (5.1) и уравнение адиабаты в дифференциальной форме:

Уравнение (5.9) получается из уравнения pv^k = const, если последнее продифференцировать, предварительно прологарифмировав.

Выразив из (5.1).

и из (5.9) и подставив в (5.8), получим уравнение.

где а = V&jw — местная адиабатная скорость звука в газе, т. е. скорость распространения малых упругих деформаций.

Если необходимо обеспечить сопловое течение (разгон потока) при скорости течения газа w меньше местной скорости звука а (с учетом того, что в соплах dp < 0) из (5.10) имеем dF < 0, т. е. канал должен быть суживающимся. Если же w > а (течение газа сверхзвуковое), из (5.10) имеем dF> 0 и для разгона потока сопло должно быть расширяющимся.

Для обеспечения диффузорного течения (торможения потока) при w < а (дозвуковое течение газа) из (5.10) с учетом того, что dp > 0, имеем dF> 0, т. е. канал должен быть расширяющимся. Если же w > а (течение газа сверхзвуковое), из (5.10) имеем dF < 0 и для торможения потока канал должен быть суживающимся. В случае течения несжимаемой жидкости (V= const).

из уравнения G = — = const получаем Fw = const. Поэтому для несжимае;

v

мой жидкости увеличение сечения всегда ведет к торможению потока, а уменьшение сечения — к его разгону.