Истечение газов
В данной главе будет рассмотрено движение газов по каналам переменного сечения.
При движении по каналу между жидкостями и газами существует много общих закономерностей, поэтому течение газов и жидкостей будет рассмотрено совместно. Некоторые учёные рассматривают газы как сжимающиеся жидкости, поэтому при рассмотрении жидкостей мы будим употреблять выражение несжимающихся жидкостей, а при рассмотрении газов – сжимающихся жидкостей (газовых потоков и т.п.).
Истечение газов и паров – движение из по каналу из пространства с давлением Р1 в другое пространство с более низким давлением Р2.
Процессы течения газов в каналах различной формы встречаются при проектировании реактивных двигателей, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, холодильных машин и других технологических устройств. Расчет таких процессов базируется на основных уравнениях газовой динамики. Применение этих уравнений и основных законов термодинамики позволяет определить значение скоростей, массового расхода и остальных параметров потоков в любом сечении канала.
В настоящей главе рассматриваются процессы течения газа в рамках установившейся и одномерной модели потока.
Установившееся (стационарное) течение - это течение, при котором в каждой точке пространства параметры потока не изменяются во времени.
Одномерное течение - течение, при котором параметры газа изменяются только в одном направлении, то есть в каждом поперечном течении потока все параметры, а также скорость являются постоянными.
Известно, что вследствие вязкости газа скорость его в пределах поперечного сечения несколько изменяется. Максимальная скорость имеет место на оси канала, у стенки скорость газа равна нулю (эффект прилипания). Нетрудно видеть, что при допущении одномерности течения газа его действительные параметры в каждом поперечном сечении заменяются их усредненными значениями. Последнее упрощает вид основных уравнений газовой динамики.
При исследовании одномерного течения определяют изменение давления и плотности Р=f(х), r=f(х)по сечениям вдоль потока газа.
Если течение газа происходит без теплообмена с окружающей средой и без трения, то такое движение называется адиабатным течением.
Для описания течения газов рассмотрим уравнения движения и неразрывности.