Из России - с любовью

Старый> В сечение где давление сравнивается с атмосферным газ уже имеет высокую скорость и в продольном и в поперечном направлении.

Если в сопле где-то в поперечном направлений газ имеет высокую скорость - это очень плохое сопло

Там, где давление сравнивается с атмосферным, газ об этом просто не знает еще - течение-то сверхзвуковое, "вверх по течению" никакое возмущение, возникшее на срезе сопла (а именно там струя вступит в контакт с атмосферой) подняться просто не может.

То есть струя может оторваться от стенки разве что "в силу предыстории" - зависит от того, как на режим всё выходило.

А если мы возьмём расчётно работающее сопло, и повысим давление вокруг - струя внутри сопла оторваться не сможет, пожалуй.

Он продолжает движение в обоих этих направлениях заполняя сопло и тормозясь. Поперечная составляющая скорости потока газа приводит к тому что он продолжает расширение до давления ниже атмосферного.

Старый> Именно это явление и приводит к характерному виду струи двигателя "докторской колбасой", которую мы наблюдаем у Протона, SSME и многих других двигателей работающих с перерерасширением.

Не это
То есть в точности до наоборот - на срезе атмосфера начинает СДАВЛИВАТь струю. И та уже да, идёт волнами.
А не струя "продолжает расширяться по привычке, как в сопле".

Старый> После выхода из сопла струя уже имеющая давление ниже атмосферного ПО ИНЕРЦИИ ПРОДОЛЖАЕТ РАСШИРЯТЬСЯ, до тех пор пока перепад давлений наконец не затормозит расширение.

Как раз на выходе её начинает сжимать, это главный фактор.
"Родная поперечная" компонента скорости струи, конечно, не равна в точности нулю (это, увы, невозможно), но мала.

Старый>> Он продолжает движение в обоих этих направлениях заполняя сопло и тормозясь. Поперечная составляющая скорости потока газа приводит к тому что он продолжает расширение до давления ниже атмосферного.

Старый>> Именно это явление и приводит к характерному виду струи двигателя "докторской колбасой", которую мы наблюдаем у Протона, SSME и многих других двигателей работающих с перерерасширением.
Fakir> Не это
Fakir> То есть в точности до наоборот - на срезе атмосфера начинает СДАВЛИВАТь струю. И та уже да, идёт волнами.


Именно это. Для того чтоб атмосфера начала обжимать струю она сначала должна расшириться до давления меньше атмосферного. Если давление будет выше атмосферного то атмосфера её не обожмёт.

Струя в сопле расширяется вообще безотносительно к тому, что творится за его стенкой, в атмосфере. Там может быть вообще что угодно - газ в сопле об этом не знает и знать не может. Вакуум снаружи или 1 атм - ему совершенно до лампочки, для него существует только стенка и её профиль.

То есть расширяется струя ВСЕГДА, что бы там снаружи не было - если, конечно, геометрия сопла соответствующая.


Главное-то - по вашему тезису, на срезе сопла газ расширяется в стороны. Тогда как на деле его на срезе именно что начинает прессовать атмосфера к оси.
Т.е. разночтения по фазе

carlos> Ну и я собственно об этом же... А где давление меньше атмосферного? Внутри струи разве что?

То что нашел на скорую руку.
Вот здесь рис. 39 ПВУ (правый верхний угол) видно

Fakir> А если мы возьмём расчётно работающее сопло, и повысим давление вокруг - струя внутри сопла оторваться не сможет, пожалуй.


Сможет, сможет. В вумной книге про ПВРД даже теневые фотки видел (в рунете нету).

* \,p_e<p_o — режим перерасширения. Уменьшение степени расширения сопла (несмотря на уменьшение скорости истечения газа) приведёт к увеличению удельного импульса. При проектировании ракетных двигателей первых ступеней ракет конструкторы часто сознательно идут на перерасширение, поскольку с набором ракетой высоты атмосферное давление падает, уравнивается с давлением на срезе сопла, и удельный импульс двигателя возрастает. Таким образом, жертвуя тягой в начале полёта, получают преимущество на последующих его стадиях, что, как показывают расчёты и практика, в сумме даёт выигрыш в конечной скорости ракеты.

Однако, при значительном превышении давления окружающей среды над давлением в газовом потоке, в нём возникает обратная ударная волна, которая распространяется против потока со сверхзвуковой скоростью, тем большей, чем больше перепад давления на её фронте, что приводит к срыву сверхзвукового течения газа в сопле (полному или частичному). Это явление может стать причиной автоколебательного процесса, когда сверхзвуковое движение газа в сопле периодически возникает и срывается с частотой от нескольких герц до десятков герц. Для сопел ракетных двигателей, в которых происходят процессы большой мощности, эти автоколебания являются разрушительными, не говоря о том, что эффективность двигателя в таком режиме резко падает. Это накладывает ограничение на степень расширения сопла, работающего в атмосфере.

Fakir> Струя в сопле расширяется вообще безотносительно к тому, что творится за его стенкой, в атмосфере. Там может быть вообще что угодно - газ в сопле об этом не знает и знать не может. Вакуум снаружи или 1 атм - ему совершенно до лампочки, для него существует только стенка и её профиль.
Fakir> То есть расширяется струя ВСЕГДА, что бы там снаружи не было - если, конечно, геометрия сопла соответствующая.

Вообще-то я как-то задавал тут такой вопрос... Очень похоже, что при наборе скорости среда вокруг уплотняется - и поток ею фокусируется вне зависимости от формы сопла.

AGRESSOR> Очень похоже, что при наборе скорости среда вокруг уплотняется - и поток ею фокусируется вне зависимости от формы сопла.

Ы?!

AGRESSOR>> Очень похоже, что при наборе скорости среда вокруг уплотняется - и поток ею фокусируется вне зависимости от формы сопла.
Fakir> Ы?!

Он пришел к идее сопла внешнего расширения - причем сам Тока почему то решил использовать сверхзвуковой скачок уплотнения...а что? В этом что то есть - может идея как раз достаточно бредовая?

Fakir>> А если мы возьмём расчётно работающее сопло, и повысим давление вокруг - струя внутри сопла оторваться не сможет, пожалуй.
Jerard> Сможет, сможет. В вумной книге про ПВРД даже теневые фотки видел (в рунете нету).

Блин. Может, да. В некоторых случаях. Но: при сравнительно небольшом отклонении от расчётного режима - отрыв струи если и происходит, то это тонкий эффект, связанный с пристеночным заторможенным слоем, и сам отрыв, можно сказать, мал. И происходит отнюдь не в той точке, где давление сравнивается с атмосферным.

"На режимах работы сопла со значительным перерасширением,
когда давление окружающей среды рн существенно превышает
расчетное давление на выходе из сопла ра и степень нерасчетности
достигает некоторого предельного значения, поток отрывается
от стенок сопла (см. рис. 14.2).
Возмущения из внешней среды при перерасширении могут

передаваться вверх по потоку лишь по дозвуковой области

течения в пограничном слое,
т. е. явления отрыва свойственны вязким течениям."


И при таком раскладе отрыв происходит вовсе не в той точке, где давление струи сравнивается атмосферным, а намного "ниже по течению".



> Однако, при значительном превышении давления окружающей среды над давлением в газовом потоке, в нём возникает обратная ударная волна, которая распространяется против потока со сверхзвуковой скоростью, тем большей, чем больше перепад давления на её фронте, что приводит к срыву сверхзвукового течения газа в сопле (полному или частичному).

И так бывает. Но это уже при большой разнице давлений - когда в сопле на срезе давление в 3-4 раза меньше, чем снаружи.

"При m< m пред кинетическая энергия потока в пограничном слое достаточна для
преодоления перепада давлений в скачке уплотнения на срезе сопла
из-за нерасчетного режима течения, и отрыва потока не
происходит. При m > mпред возникает отрыв потока и в глубь сопла
начинает двигаться мостообразный скачок уплотнения. Заметим,

что если от стенок сопла удалять пограничный слой, например

путем отсоса, то безотрывное течение в сопле будет существовать

при увеличении степени нерасчетности до тех пор, пока на срезе

сопла не образуется скачок уплотнения, близкий к прямому."



Важный момент:
"На рис. 14.2 представлены схема течения с отрывом потока
и качественный характер распределения давления вдоль контура
сопла. Как видно, на участке отрыва давление существенно
больше, чем оно было бы при безотрывном течении (штриховая
линия), поэтому тяга круглого сопла на режиме перерасширения
с отрывом потока больше, чем при безотрывном перерасширении."