Распределения скорости по поперечному сечению канала

b
	Расчет	1,22	1,27	1,33	1,39	1,45
Опыт	1,24	1,30	1,35	1,40	1,44

Вследствие изменения теплового потока по длине канала изменяется скорость горения твердого топлива — возникает "эрозионное" увеличе­ние скорости горения.

В кольцевом цилиндрическом канале с проницаемой стенкой боль­шего диаметра r_кан имеем (вблизи начального сечения, см. рис. 30, а)

;

,

где r_в — радиус внутреннего канала.

Такое кольцевое течение может существовать над вдвинутой частью сопла в начальный момент времени работы при малых .

В плоском канале с проницаемыми стенками имеем при тех же предположениях (установившееся течение идеальной несжимаемой жид­кости):

;

.

Здесь h — полуширина канала; у — отсчитывается от проницаемой стенки.

Расчет установившегося двухмерного (плоского или осесимметричного) течения сжимаемого идеального газа может быть выполнен аналити­чески (уравнение для струек газа, оттекающих от проницаемой стенки, преобразуемся к интегральному уравнению Абеля) или методами численного интегрирования уравнений Эйлера [3,8].

По мере горения топлива увеличиваются диаметр канала и кольце­вой зазор над вдвинутой частью сопла, скоростной напор потока в канале, начинает превышать скоростной напор встречного потока из кольцевого зазора, и картина течения над вдвинутой частью изменяется. Расчет пространственного течения газа в подводящем канале и частично утоп­ленном повернутом сопле методом установления с использованием явных разностных схем первого порядка точности показывает (Ученые записки ЦАГИ, т. X, № 4, 1979, с. 136...139), что нарушение симметрии сопровождается несимметричным затеканием потока из канала в кольцевую область и обтеканием поверхности сопловой крышки (см. рис. 39, б).

Для физического моделирования течения газов в канале заряда и предсопловом объеме различной формы служат экспериментальные ус­тановки, содержащие каналы с пористыми стенками (изготовленными, например, из спекшихся медных шариков, размер пор — 50 мкм). Такой канал, ,как правило, выполняется секционным, для того чтобы обеспе­чить требуемое распределение интенсивности вдува газа (через поры) по длине канала, и для геометрического моделирования (см. подразд. 5.2.4).

Холодный газ (обычно воздух) подается к секциям через редукторы из резервуара высокого давления. Так, для моделирования течения газа в бессопловом РДТТ (у такого двигателя площадь проходного сечения канала равна площади критического сечения, и на выходе из канала про­исходит запирание потока) выполнена восемнадцатисекционная уста­новка с двумя пористыми пластинами, образующими плоский канал раз­мером 48X4X2 см. Распределения осевой и поперечной составляющих скорости получены с помощью лазерного доплеровского измерителя . скорости, установленного у боковых прозрачных стенок канала (кроме того, в питающую трубу вспрыскивались масляные частички размером менее микрометра). Удельный массовый расход (равномерный) 13кг/м²с.

Из результатов продувок видно:

зависимость средней осевой составляющей скорости от длины на участке канала близка к линейной, рассчитанной в предпо­ложении постоянства плотности (рис. 3.10);

изменение статического давления по длине канала близко к рассчи­танному по соотношениям одномерного течения сжимаемого газа;

распределение осевой составляющей скорости по поперечному се­чению канала при малых скоростях ( <0,5) является синусоидальным , а при больших ( >0,7) профиль становится более выпуклым, близким к рассчитанному с учетом сжимаемости (рис. 3.11, у отсчитывается от стенки канала); давление постоянно по поперечному сечению канала (до x/L=0,99).

Кроме того, интенсивность турбулент­ности, измеренная вблизи пористой стенки (на расстоянии 1 мм от стенки), сначала (на участке 0 х 0,4L) уменьшается; затем (на участке 0,4 х 0,6L) растет, потом (на участке 0,6L x ) снова падает; это свидетельствует о том, что в канале с пористыми стенками возможно существование трех участ­ков с несколько различными режимами течения.

Рис. 3.10. Распределения осевой составляющей ско­рости (а) и статического давления вдоль канала (б)

Рис. 3.11. Распределение осевой составляющей скорости по поперечным сечениям канала в се­чениях x/h =19 (•) и х/h =47 (о).