закону потенциального вихря, и приосевого, вращающегося как квазитвердое тело. Основные положения гипотезы состоят в следующем. При втекании вязкого сжимаемого газа через сопло-завихритель в камере энергетического разделения образуются два движущихся в противоположные стороны вихря: периферийный, текущий от сопла к дросселю, вращающийся по закону потенциального кругового потока V^r = const, и приосевой, перемещающийся в обратную сторону и вращающийся по закону квазитвердого тела, то есть с постоянной угловой скоростью о) = Vq/r = const. Радиус разделения вихрей г2 всегда больше некоторого минимального радиуса rmin> величина которого для потенциального вихря определяется максимально достижимой скоростью при адиабатном течении Минимальный радиус свободного вихря зависит от коэффициента скорости >^,1 и физических свойств рабочего тела. Наличие интенсивно закрученного течения приводит к возникновению радиального градиента давления, величина которого в первом приближении может быть найдена из условия равновесия сил, воздействующих на элементарный объем газа в круговом потоке и скоростью истечения из сопла завихрителя получаем формулу: откуда (2.2) dP _ pv; dr г (2.3) 44 |
33 * I * гии: потока кинетической энергии , направленного от центра к периферии, и потока тепла, направленного в противоположную сторону. Основные положения этой гипотезы состоят в следующем. Втекая через сопло, газ образует в сопловом сечении интенсивный круговой поток, который вращается по закону свободного вихря Уф г = const. По мере продвижения вдоль трубы этот поток под действием сил трения перестраивается в вынужденный вихрь. В результате внутреннего трения происходит уменьшение угловых скоростей внутренних слоев и увеличение угловых скоростей внешних слоев. Это обуславливает возможность перехода механической энергии от центра к периферии и выравнивает угловые скорости по всему сечению. В то же время вследствие более высоких значений статической температуры у периферии вихря по сравнению с центральными слоями существует поток тепла, имеющий противоположную направленность. Однако полученные в экспериментах эффекты охлаждения примерно в три раза превосходят расчетные по данной гипотезе. Таким образом, гипотеза радиальных потоков не в состоянии объяснить основное столь высокие эффекты охлаждения. Если учесть и то, что по гипотезе Фултона прямоточная трубка эффективнее противоточной, то становится очевидна ее несостоятельность. Самой представительной и наиболее достоверной можно считать гипотезу взаимодействия вихрей, процесс энергоразделения в которой рассматривается с позиций взаимодействия двух перемещающихся в противоположных направлениях вихрей: периферийного, вращающегося по закону потенциального вихря, и приосевого, вращающегося как квазитвердое тело. Основные положения гипотезы состоят в следующем. При втекании вязкого сжимаемого газа через сопло-завихритель в камере энергетического разделения образуются два движущихся в противоположные стороны вихря: периферийный, текущий от сопла к дросселю, вращающийся по закону потенциального кругового потока Vp r=const, и приосевой, перемещающийся в 34 обратную сторону и вращающийся по закону квазитвердого тела, то есть с постоянной угловой скоростью ^V^r^const. Радиус разделения вихрей гг всегда больше некоторого минимального радиуса rmin, величина которого для потенциального вихря определяется максимально достижимой скоростью при адиабатном течении V«ртах (1.3.1) * и скоростью истечения из сопла завихрителя УФГ= Уф maxrmin, откуда получаем формулу Г , \0-5 rmin _ГЛ*1 н 7 + 1 (1.3.2) Минимальный радиус свободного вихря зависит от коэффициента скорости Хф и физических свойств рабочего тела. Наличие интенсивно закрученного течения приводит к возникновению радиального градиента давления, величина которого в первом приближении может быть найдена из условия равновесия сил, воздействующих на элементарный объем газа в круговом потоке dP = K dr г (1.3.3) По мере продвижения вдоль трубы под действием турбулентной вязщ кости окружной момент импульса снижается по экспоненциальной зависимости. Это приводит к уменьшению минимального радиуса распространения свободного вихря, к снижению радиуса разделения вихрей Г2 и к росту |