- •01.Термодинамические характеристики рабочего тела, параметры состояния. Первый и второй законы термодинамики. Изменение энтропии.
- •02.Основные понятия механики жидкости и газа плотность и сплошность среды, основные определения, виды течении. Понятие о полных параметрах состояния.
- •03.Общее и различия в течениях жидкостей и газов, молекулярно-кинетическое обоснование.
- •04.Кризис течения в сжимаемых жидкостях, запирание по расходу (см. Также вопрос 26).
- •05.Вязкость и внутреннее трение в жидкостях и газах. Зависимость вязкости от параметров состояния.
- •06.Механизмы перехода кинетической энергии в потенциальную энергию. Параметры торможения. Распределение параметров состояния по обводам обтекаемого тела.
- •Диссипация
- •Изоэнтропное торможение
- •07.Основные гидродинамические понятия, свойства элементарной струйки тока, виды расхода, плотность тока. Причины различия расхода через поперечное и живое сечения канала.
- •08.Характерные скорости потока. Эквивалентность изменения скорости и работы расширения-сжатия. Безразмерные скорости и связь между характерными скоростями в размерном и безразмерном ви
- •Безразмерные скорости
- •09.Газодинамические функции параметров торможения. Критические и полные параметры.
- •10.Нестационарное одномерное уравнение неразрывности в полных и в статических параметрах. Примеры проявления нестационарности (гидроудар, помпаж и пр.).
- •11.Газодинамическая форма уравнения неразрывности. Газодинамические функции расхода.
- •12.Анализ формулы расхода. Запирание каналов по расходу (см. Также уравнение Гюгонио). Воздействия, способные вызвать запирание каналов по расходу.
- •13.Силы, действующие в жидкости. Уравнения движения в форме Эйлера и Навье-Стокса.
- •14.Анализ и применение уравнений Эйлера - радиальное равновесие, универсальный закон изменения окружной составляющей скорости. Уравнение Эйлера в гидростатике - абсолютное и относител
- •15.Уравнение движения в форме Громеки-Лемба и интеграл Коши-Лагранжа. Энергетическая форма Крокко. Условия постоянства полной энтальпии.
- •16.Интеграл Бернулли, условия постоянства полной механической энергии. Анализ уравнения Бернулли.
- •17.Уравнение количеств движения (первое уравнение Эйлера) в общем виде. Тензор импульса и его компоненты. Неконсервативная форма для расчета силового взаимодействия потока и обтекаемы
- •18.Нестационарное и стационарное одномерное уравнение количеств движения. Уравнение количества движения для элементарной струйки.
- •19. Уравнение моментов количеств движения (второе уравнение Эйлера). Крутящий момент, мощность и работа одной ступени лопаточной машины; связь работы с силами, действующими на лопатки.
- •20. Энергетическая форма уравнения моментов количества движения, коэффициенты нагрузки (закрутки, напора), напорность ступени. Понятие о принципе работы турбомашин.
- •21. Общая форма одномерного стационарного уравнения энергии в тепловой и механической форме (обобщенное уравнение Бернулли).
- •23. Потери энергии в канале постоянного сечения (трубе) для капельных и сжимаемых жидкостей. Основные виды местных сопротивлений - конфузор и внезапное сжатие, диффузор и внезапное расширение.
- •24. Потери при повороте потока, вторичные течения.
- •27. Изоэнгропный и адиабатный потоки. Работа и кпд турбомашин, t-s диаграммы. Сжатие в компрессоре
- •Расширение в турбине
- •28. Связь сжимаемости со скоростью потока, вывод и анализ. Другие уравнения и формулы, подтверждающие или повторяющие этот анализ. Уравнение Гюгонио и анализ геометрического воздействия.
- •29. Уравнение обращения воздействий. Краткий анализ воздействий, виды дроссселирования течении (виды кризиса течения). Необходимость комплексных воздействий на поток в турбомашинах.
- •30. Тепловое воздействие, его анализ. Тепловой кризис, проявление в основных и форсажных камерах сгорания.
- •32. Истечение из косого среза, предел расширительной способности косого среза.
- •33. Законы сохранения в теории скачков уплотнения и ударных волн. Природа потерь в нормальных разрывах поля скоростей.
- •34. Расчет угла фронта косых скачков уплотнения.
- •35. Режимы истечения из сопла Лаваля. Диаграмма режимов истечения. Использование сопла Лаваля на режиме глубокого пере расширения для сверхзвуковых входных устройств.
Безразмерные скорости
Безразмерные скорости представляют собой критерии подобия потоков по сжимаемости и характеризуют степень преобразования энтальпии (теплосодержания) в кинетическую энергию.
Так для числа М имеем:
Аналогично получают соотношения для скоростей :
В задачах внешнего обтекания используют число М (в атмосфере), при расчете внутренних течений – приведенную скорость .
Выбор безразмерной скорости может определятся температурой. Если постоянная статическая температура, то изменения физической скорости и числа М прямо пропорциональны друг другу. Во внутренних энергоизолированных течениях постоянной является температура торможения, поэтому для простоты оценки удобно применять приведенную скорость.
Связь скоростей:
Разделим на :
Диапазоны изменения:
M: от 0 до бесконечности;
λ: от 0 до ;
Λ: от 0 до 1
09.Газодинамические функции параметров торможения. Критические и полные параметры.
Представим отношение статической температуры к температуре торможения как функцию числа М. Будем искать это соотношение из равенства энергий в произвольном и заторможенном состояниях:
или ,
Откуда следует связь между статической и полной температурами, выраженная через число М:
Полученное выражение носит название газодинамической функции (ГДФ) температуры торможения, обозначаемой τ с указанием безразмерной скорости как аргумента данной функции:
ГДФ плотности и давления торможения получаем с учетом изоинтропичности связи между полными и статическими параметрами:
;
;
Зависимость ГДФ параметров торможения от скоростей λ и Λ можно получить либо путем преобразований, подобных проведенным, либо заменой числа М по уравнению связи между безразмерными скоростями. В результате получим формулы для скорости λ:
; ;
и для числа Чаплыгина:
; ;
Подобие потоков по сжимаемости оценивается не физической скоростью, которая может быть очень высокой при большой температуре газа, а безразмерной, которая не зависит от полной температуры и, как указывалось выше, показывает степень преобразования потенциальной энергии в кинетическую.
10.Нестационарное одномерное уравнение неразрывности в полных и в статических параметрах. Примеры проявления нестационарности (гидроудар, помпаж и пр.).
Пусть расход газа на выходе из канала под влиянием некоторого внешнего возмущения уменьшится относительно расхода на входе . Тогда внутри объема отношение полных давления и температуры начнет возрастать во времени. Очевидно, что давление торможения будет увеличиваться быстрее, чем температура торможения. Аналогично влияет на параметры и увеличение расхода на входе в канал.
При обратном соотношении параметров параметры торможения начнинают уменьшаться, причем давление убывает в большей степени, чем температура. Итак пра накоплении или расходовании массы газа внутри фиксированного объема полное давление всегда меняется быстрее полной температуры.
Если возмущение по расходу является ступенчатым (внезапное изменение на фиксированную величину ), то в результате изменения плотности внутри выделенного участка канала расходы на входе и выходе будут выравниваться.
Работа сужающегося регулируемого сопла ГТД:
При уменьшении расхода газа через срез сопла путем уменьшения площади выходного сечения давление и температура внутри сопла возрастают. Т.к. в начальный момент времени давление перед турбиной неизменно, то рост давления за турбиной означает, что меньшее количество потенциальной энергии давления преобразуется в работу на валу турбины. Кроме того через ее последние ступени в соответствии с уравнением начинает протекать меньший расход газа. В результате мощность турбины уменьшается, оказываясь меньше потребной для вращения компрессора. Это приводит к уменьшению частоты вращения ротора и, соответственно, расхода газа через турбину в целом, а также к уменьшению давления вдоль всего тракта двигателя. В результате расход газа на входе в сопло начинает уменьшаться вслед за первоначальным уменьшением расхода на выходе, вызванным дросселированием выходного сечения. Переходный процесс асимптотически завершается выходом на стационарное течение при пониженном режиме работы ГТД. Открытие сопла вызывает обратное действие и приводит к увеличению частоты вращения ротора, давлений внутри двигателя, расхода газа и реактивной тяги.
На скорость протекания переходных процессов оказывает влияние объем газа внутри машины или ее узла. С ростом объема время переходного процесса увеличивается. Если переходный процесс является автоколебательным (помпаж), то это приводит к уменьшению частоты колебаний, а значит и к росту их амплитуды.