Струйные преобразователи

В осно­ву работы струйных преобразователей положе­ны три аэрогидродинамических явления: со­ударение струй, эффект Коанда и турбулизация ламинарного потока в результате воздей­ствия внешних возмущений.

Соударение струйпредставляет собой столкновение двух струй, направленных под углом друг к другу, которое приводит к образованию результирую­щей струи, не совпадающей по направлению с направлением соударяющихся струй. Направ­ление результирующей струи определяется гео­метрической суммой количеств движения со­ударяющихся струй.

Эффект Коанда — это свойство струи изме­нять направление течения из-за прилипания к расположенной вблизи твердой стенке. Название это явление получило по имени румынско­го инженера Г. Коанда, который впервые описал его в 1933 г. Эффект заключается в том, что свободная струя, вытекая из сопла, увлекает за собой частицы окружающей среды. Это приводит к образованию вто­ричного течения на периферии струи, которое дополнительно поддерживает захваченные частицы. Если вблизи струи отсутствуют стенки, то струя называется свободной, и давление во всей области течения остается постоянным. При этом струя не меняет направления те­чения. Если вблизи струи по­местить твердую стенку, то поперечное сечение вторичного течения уменьша­ется со стороны твердой стенки. Происходит увеличение скорости потока и уменьшение ста­тического давления вблизи стенки. Указанное приводит к отклонению струи к стенке под действием внешнего атмосферного давления до тех пор, пока струя не коснется стенки и не наступит равновесное состояние. В объеме, заключенном между краем струи и стенкой, образуется циркуляционная область с высокой скоростью вторичного течения и низ­ким давлением.

Если в область низкого давления ввести через дополнительный канал управляющий сиг­нал, эта область начнет увеличиваться, зона прилипания струи в стенке сместится по течению струи, удаляясь от дополнительного кана­ла. Когда расход управления станет равным расходу переключения, произойдет отрыв струи от стенки, что обусловит изменение направле­ния ее течения.

Если по относительно длинному гладкому каналу, яв­ляющемуся соплом, подается поток, то струя, вытекающая из сопла, является ламинарной при Rе < 2300. На некотором расстоянии от сре­за сопла происходит переход ламинарного те­чения в турбулентное те­чение. Длина ламинарной час­ти струи может уменьшаться под действием внешних возмущений — вибраций, звуковых волн и струй малой мощности. Последнее ис­пользуется при создании преобразователей, по­лучивших название турбулентные усилители. Турбулентное течение свободной струи харак­теризуется гораздо большей шириной струи, чем ламинарное. Это приводит к уменьшению осевой скорости турбулентной струи. Если на оси ламинарной струи расположить приемную трубку, то при отсутствии внешнего воздействия свободная струя достигнет ее, сохранив ламинарный характер, и в приемной трубке сформируется некоторое давление. При подаче управляющего сигнала про­исходит турбулизация струи и давление в при­емной трубке резко падает.

Струй­ные преобразователи можно условно разде­лить на аналоговые и дискретные. Наибольшее развитие получили дискретные струйные преобразователи.

Струй­ный преобразователь

Струйные преобразователи подразделяют­ся также на активные и пассивные. К актив­ным преобразователям подводится питание от внешнего источника, а к пассивным внешнее питание не подводится. В них используется только энергия входных управляющих сигналов. Активные преобразователи обладают усилитель­ным эффектом, так как в них возможно при помощи слабых входных сигналов управлять мощной струей питания.