Файл: Гинзбург И.П. Пограничный слой смеси газов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.06.2024
Просмотров: 225
Скачиваний: 0
|
- |
1 98 - |
Обозначенные индексом ( -?*• ) |
значения относительных нас- |
|
совых концентрации |
, ¥: |
соответствуют равнсвес |
|
К?
ишь значении!.! при данной температуре и давлении н находится при проведении термодинамического расчета. Параметр Су можно рассматривать как отношение характерного времени течения к ха рактерному времени реакции (диссоциации). Коли значение Су ве лико, течение близко к равновесному, если мало, то преимущест венно диффузия определяет профили концентрации атомов в погра ничном слое и течение близко к замороженному ( &)Л ~ 0 ) .
Система уравнений неравновесного пограничного слон для бинарной смасн га зов может быть записана та к:
|
-3,5 |
у г |
|
|
|
t . |
Zfi ~ ~ - * - =0, |
(7.2CJ |
|
(■ |
ьАе |
/ + |
Кле’^А |
|
+ t [ y |
~ - f ‘ ‘ ) |
=° |
|
(7.24) |
К этой системе необходимо дб^аьить уравнение дли определен ни температуры в пограничном слое, которое получается из определе
ния (Ьуниции |
2 |
2 </2 |
И,-1 ? ; [ C H d T + f - £ h % 4 i ; V V % M T<f т * |
D ■ |
||
|
(О |
0 |
|
Из последнего выражения следует соотношение |
|
||
|
|
А/2 |
|
|
|
Ц)--_ Зу ('i)Hie ~ ifle'zAfy)P~ 2 Ue f |
(7. 25) |
|
|
^Ae'ZA(T})CpA+[1-КAe ZA(jl l l CPM |
|
j? |
Уравнение для определения плотном .! в пограничном слое |
||
Ге |
|
может бить получено из уравнения систояння |
|
|
|
|
- 199 -
Р |
_ |
) |
Те |
или |
Ре _ Т |
/ + ii/ie 'Z-a (7]) |
|
Ре |
~ 1 ^ |
a z a ( 7 ) |
Т |
................. |
Р |
Je |
1 + К * е |
|
|
|
|
|
|
|
(7 .26) |
Обычно при |
проведении собственно |
расчетов |
уравнение (7 .2 5 ) ис |
пользуется дли нахождения явного дифференциального уравнения
относительно Т(^) , которое заменяет уравнение ( 7 .2 3 ) .
Наконец, замыкающим уравнением являе тс я уравнение для оп
ределения закона изменения вязко сти в зависимости от темпера
туры. Наиболее |
употребительной |
являе тс я |
формула Сатэрленда, |
|||||||||||
рассмотренная нами в гл .1 |
|
|
/ |
т 1,5 |
|
|
|
|||||||
|
»Л |
_ |
rw+?i6 |
|
|
(7 .2 7 ) |
||||||||
|
/ 1w |
' T + 2 |
16 |
I |
T w |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Наличие ’.'равнении |
(7 .2 6 ) |
и |
(7 .2 7 ) |
позволяет рассчитать |
закон |
|||||||||
изменения |
|
|
ш ы |
Г in) |
|
/иР |
' |
|
|
|
|
|||
|
|
- — — -г— |
|
|
|
|
||||||||
величин! |
W ? / |
|
f t ef e |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Граничные |
условия задачи: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
при |
7? |
= 0 |
|
|
|
|
|
При |
п |
|
|
||
f ( 0 ) = / ' (0 ) = 0, |
|
|
|
|
|
/ ' — |
I , |
|
||||||
9( Ю ) |
= |
9iw |
|
' |
|
|
|
|
|
9 |
, - |
1 . |
( 7 - 28) |
|
?л (0 ) |
= |
^AW |
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б еыен:,1° |
системы уравнений |
(7 -2 2 ) |
- |
(7 .2 7 ) |
при |
граничных |
||||||||
условиях вида |
|
(7 .2 8 ) оь:ло |
проведено фэем и Ридделом [ |
i l ] . |
Некоторые корреляционные формулы, подученные в результате этих
расчетов для |
рапювесиого ( Cf— |
и замороженного |
( Г у — 0 ) |
течении приводились выше. |
На графике рис.12 при |
водится пример расчета для неравновесного течения в типичных
условиях гинерзвукового |
полета. |
Но оси ординат |
отложен |
бвзраз- |
||
; |
/Л, |
. а |
по |
оси абсцисс - |
параметр ско |
|
ыерпы!) параметр А'ц/Re^ |
||||||
рости дисооциян.иа Cf - |
Ез |
донных |
рис. 12 можно сделать |
следую- |
- 200 -
шие два вывода.
i
Nu/ReJ
0,5
ОЛ |
1. |
|
0,3 |
г / |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|
Р г -0 ,7 1 |
|
|
|
|
TW-300°K |
|
|
0J |
|
йге-0 ,536 |
|
|
It)' |
10-4 |
10' |
/0е |
101 |
|
Параметр |
скорости рекомбинации |
с. |
|
|
|
т о . гг |
|
|
1 . В |
случае стенки, |
каталитическоП |
по отношению к реком |
бинации, не наблюдаетсп значительного изменения величины теп
лопередачи с изменением параметра Cj < характеризующего ско
рость химической реакции.
2. Если стенка некаталитическап (например, некоторые стек
ловидные материалы), т .е . если она препятствует рекомбинации' |
||
атомов, тогда может быть достигнуто значительное снижение ве |
||
личины теплопередачи, если обеспечить малые скорости химичес |
||
кой |
реакции в га зе . Вообще, рис.12 служит |
хорошей иллюстраци |
ей |
того преимущества, которая получается |
при отсутствии пли |
снижении процесса рекомбинации атомов на холодной |
стенке |
|
|
( Hte>?H(w). При этом может быть достигнуто |
уменьшение |
теп |
|
лового потока в точке торможения порядка 50# |
при |
больших' |
око- |
-т -
ростях пилота '( VIX> '■>км /сек).’ Оказывается, ч т о стекла и 1
керамики являю тся наиболее желательными с точки зрения препят
ствии рекомбинации на |
поверхности в точке |
торможения при |
ти |
|
пе рэву новых скоростях |
полета. |
|
|
|
Па этом мы завершаем |
анализ влияния |
диссоциации на |
трение |
|
и теплообмен в ламинарном |
пограничном слое; мы не рассматрива |
ем |
влияние ыасоообмена и химических реакций на |
поверхности те |
ла |
на характеристики пограничного слоя, на трение и теплообмен. |
|
Питатель может ознакомиться с этими разделами, |
например, по |
|
монографиям [12 - i n ] . |
|
- 202 -
|
|
Г Л А В А |
У |
|
|
|
ТУГВУЛЬ'НТКОЕ ДВШ ИИЕ |
Ci.iECH Ш О В |
|
|
|
, Движение жидкости, при которой |
траектории движения |
частиц |
|||
быстро |
изменяются |
во вреиени и при этом измен ей по |
таких |
траек |
|
торий |
может иметь |
случайный характер, называется турбулентный. |
|||
•При турбулентном |
точении поля скоростей, давлен n il, |
температур, |
концентраций и других гидродинамических параметров имеют весь
ма сложную структуру, изменение которой во времени и в прост
ранстве носит случайный характер.
Если пространственно-временные масштабы турбулентности,'
т . е . минимальные размеры турбулентных неоднородностей и харак
терный период турбулентных пульсаций, много больше соответствую
щих масштабов молекулярного движения, то полученные в г л . II урав
нения движения вязко й жидкости могут быть попользованы для опи сания турбулентных движений.
Однако использование этих уравнений оказывается практичес ки невозможным ввиду не стационарности газодинамических парамет ров в турбулентном потоке, величина которых существенно зави сит от начальных условий, являющихся обычно случайным;) н даже неиовзетикми. Ото означает, что полноо описание турбулентных движений невозможно. Следует сказать, что при решении практи ческих задач такое детальное описание вовсе не требуется. До статочно зна ть лишь оерздцкнлые (статистические) характеристи ки турбулентных потоков. То обстоятельство, что турбулентные