О пограничном слое на стенках КС

 

Далее разберемся, какой пограничный слой образуется на стенках камеры сгорания?

Воспользуемся ранее полученной зависимостью для критического числа Рейнольдса (см. § 2.4) с поправкой Зысиной-Моложен:

(79)

Примем, что средняя температура в цикле имеет порядок 773 К, а средняя температура стенок – 500 К, тогда

Определим размер камеры сгорания (или ее радиус), при котором будет иметь место ламинарный пограничный слой. Раскроем Re_xкр и развернем формулу относительно критического радиуса:

.

Примем, что определяющая температура равна 773 К, для нее кинематическая вязкость составит n_773,0 = 80×10^–6 м²/с, P´= 10 Бар (примем как среднее индикаторное), тогда:

,

для большинства двигателей диаметр камер сгорания не превышает 1 м.

Таким образом, благодаря тому, что на основной части цикла тепловой поток направлен от газа к стенке, на стенках камеры сгорания ДВС образуется ламинарный пограничный слой.

Следует отметить, что данный вывод является отнюдь не бесспорным. Во-первых, оценка произведена по среднецикловым значениям определяющих параметров, а ранее было доказано, что пограничные слои на стенках КС квазистационарны, т.е. формируются практически в соответствии с мгновенными термо- и газодинамическими условиями. Во-вторых, на различных участках рабочего цикла тепловые потоки имеют направленность не только от газа к стенке, но и наоборот. Следовательно, на стенках КС возможно формирование как ламинарного, так и турбулентного пограничных слоев, что подтверждается рядом экспериментальных исследований, отмеченных в предыдущем параграфе.

Тем не менее, для построения модели теплообмена в КС ДВС используем теорию ламинарного пограничного слоя (ЛПС), поскольку численно доказали наличие последнего на рабочих тактах цикла.