РОЖДЕНИЕ ПЛАНЕТНовые снимки пылевых дисков дают более ясное представление о том, как развиваются миры вокруг звезд, похожих на наше Солнце. Космический телескоп «Хаббл» сфотографировал освещенные звездой осколки астероидов и комет, обращающиеся вокруг желтого карлика HD 107146. Далее... |
диффузор
ДИФФУЗОР в гидроаэромеханике
- участок проточного канала (трубопровода), в к-ром происходит торможение потока
жидкости или газа. Поперечное сечение Д. может быть круглым, прямоугольным,
кольцевым, эллиптическим, а также несимметричным. По назначению и геом. форме
Д.- устройство, обратное соплу. Вследствие падения ср. скорости v давление р в направлении течения растёт (см. Бернулли уравнение)и кинетич. энергия потока частично преобразуется в потенциальную. В отличие
от сопла, преобразование энергии в Д. сопровождается заметным возрастанием энтропии и уменьшением полного давления. Разность полных давлений на входе и выходе
Д. характеризует его гидравлич. сопротивление и наз. потерями. Потерянная часть
кинетич. энергии потока затрачивается на образование и затухание вихрей, совершает
работу против сил трения и необратимо переходит в теплоту.
Движение жидкости (газа)
против возрастающего давления, т. е. существование положит. градиента давления
в направлении течения,- осн. отличит. свойство Д., поэтому и др. виды течений
жидкостей и газов, обладающие этим свойством, относят к "диффузорным течениям".
В случае несжимаемой жидкости,
а также при дозвуковой скорости газа v1 перед входом в Д.
(v1<a, где а - скорость звука) площадь поперечного
сечения канала в силу неразрывности уравнения должна увеличиваться в
направлении течения, поэтому дозвуковой Д. имеет форму расходящегося канала
(рис. 1). При сверхзвуковой скорости перед входом в Д. (v1>а)
он имеет форму сходящегося или цилиндрич. канала, в к-ром после торможения ср.
скорость становится дозвуковой. Дальнейшее торможение дозвуковой скорости осуществляется
в расходящемся дозвуковом Д., присоединённом к сверхзвуковому (рис. 2).
Рис. 1. Дозвуковой диффузор
круглого сечения: 1 - сечение перед входом в диффузор; 2 - сечение
за диффузором; 3 - профиль скорости; 4 - возвратное течение; 5 - циркуляционное течение.
Вязкость оказывает решающее
влияние на течение в Д. В пограничном слое скорость под действием вязкости
быстро убывает, обращаясь в нуль на стенке Д. Кинетич. энергия в пограничном
слое меньше, чем в остальной части потока, а статич. давление в данном поперечном
сечении почти постоянно. T. к. ср. скорость по длине Д. падает, а давление растёт,
то в сечении, расположенном на нек-ром расстоянии от входа в Д., кинетич. энергия
потока вблизи стенки недостаточна для того, чтобы переместить жидкость или газ
против сил давления, возрастающих в направлении потока. Вблизи этого сечения
начинается отрыв потока от стенки и возникает возвратное течение. В результате
вблизи стенки Д. образуются области циркуляц. движения (рис. 1).
Поверхность раздела между оторвавшимся от стенки и основным потоками неустойчива,
она периодически свёртывается в вихри, к-рые сносятся вниз по потоку. Место
расположения отрыва в Д. зависит от толщины пограничного слоя, от величины положит.
градиента давления, определяемого геом. формой Д., от профиля скорости и уровня
турбулентности перед входом в Д.
Рис. 2. Сверхзвуковой диффузор
прямоугольного сечения: 1 - сходящаяся часть; 2 - горловина (цилиндрический
участок); 3 - расходящаяся часть.
В случае сверхзвуковой
скорости перед входом в Д. торможение осуществляется в ударных волнах, взаимодействующих
между собой и отражающихся от стенок Д. (пунктир на рис. 2). Давление в потоке,
прошедшем через ударную волну, резко увеличивается, и под воздействием большого
положит. градиента давления в местах отражения ударных волн от стенок может
происходить отрыв пограничного слоя (штриховка на рис.
2). Потери полного давления
при торможении сверхзвукового потока в Д. намного больше, чем при торможении
дозвукового потока. Площадь горловины (наиб.
узкого поперечного сечения) сверхзвукового Д. оказывает решающее воздействие
на течение и потери в Д.
Д. применяются в технике
и промышленности во всех случаях, когда необходимо затормозить поток жидкости
или газа с наим. потерями. Они используются в газо-, нефте- и воздухопроводах,
в гидравлич. магистралях, турбомашинах всех типов, в воздушно-реактивных двигателях,
эжекторах, аэродинамических трубах, стендах для высотных испытаний ракетных
двигателей и др.
Теория течения в Д. недостаточно
разработана, его осн. характеристики и оптим. форму определяют на основании
расчётов приближёнными методами, результатов эксперим. исследований и их теоретич.
обобщения.
Лит.: Абрамович
Г. H., Прикладная газовая динамика, 4 изд., M., 1976; Идельчик И. E., Гидравлические
сопротивления, М,- Л., 1954; Дейч M. E., 3арянкин A. E., Газодинамика диффузоров
и выхлопных патрубков турбомашин, M., 1970. С. Л. Вишневецкий.