Расчет течения и сопротивления трения потока в соплах Лаваля: методические указания к курсовой работе по дисциплинам: «Гидрогазодинамика» для студентов дневной формы обучения специальности 14010465 «Промышленная теплоэнергетика» и «Гидравлика и теплотехника» для студентов дневной формы обучения специальности 28020265 «Инженерная защита окружающей среды».
Составлены в соответствии с программой курсов «Гидрогазодинамика» и «Гидравлика и теплотехника».
В методических указаниях дается задание на курсовую работу, подробное описание работы с программой для численного расчета сопротивления трения и других характеристик течения в соплах Лаваля, необходимый справочный материал.
Введение: Соплами называют каналы, в которых происходит расширение газа с уменьшением давления и увеличением скорости. В обычных суживающихся соплах скорость газового потока способна достичь критического значения (под критической скоростью понимают скорость потока, равную скорости звука). Теоретические выводы показывают, что получить сверхзвуковую скорость потока можно в каналах, плошадь сечения которых сначала уменьшается, а затем увеличивается. Канал с указанным изменением плошади сечения называют соплом Лаваля.
Проектирование формы сопла Лаваля требует расчета основных параметров течения потока (скорости, давления и т. д.), атакже сопротивления трения по всей его длине. В настоящее время подобные расчеты выполняются с выделением в движущемся потоке двух областей: потенциального ядра, где можно пренебречь влиянием сил вязкости и считать течение идеальным, и пограничного слоя. Поскольку изначально граница между этими двумя областями не известна, то расчет можно проводить методом последовательных приближений. Этот метод заключается в следующем. В первом приближении толщиной пограничного слоя пренебрегают, считая, что течение идеальное по всей проточной части сопла, а затем, используя в качестве граничных условий уже найденное распределение параметров по длине сопла, рассчитывают пограничный слой. По результатам расчета пограничного слоя определяются такие параметры, как толщина вытеснения, потери импульса, энергии, атакже напряжение трения потока на поверхности стенки. Во втором приближении область идеального течения уменьшается на толщину вытеснения пограничного слоя, расчет потенциального ядра повторяется, а параметры течения уточняются. Затем также можно повторить и расчет пограничного слоя, но как правило уже второго приближения достаточно для удовлетворительной точности расчетов.
