Околозвуковые аэродинамические трубы

Под трубами околозвуковых скоростей понимают аэродинамические трубы со скоростями потока М = 0,85 - 1,4. Использование таких труб связано, прежде всего, с тем, что в области скоростей, близких к скорости звука, происходит качественная перестройка течения – возникают звуковые волны, переходящие в ударные волны; появляется головная ударная волна, турбулентные следы.

Околозвуковые трубы бывают постоянного действия, разность давлений в которых создаётся вентилятором или компрессором, икратковременного действия, в которых требуемая скорость обеспечивается эжектором, баллонами со сжатым воздухом или вакуумным резервуаром.

Конструкция околозвуковой аэродинамической трубы постоянного действия практически ничем не отличается от конструкции дозвуковой трубы (Рис. 7.1, 7.2). При выборе размеров рабочей части необходимо учитывать влияние границ потока, вызванное отражением ударных волн от стенок трубы. Для того, чтобы стенки сверхзвуковой трубы не влияли на результаты испытаний, необходимо чтобы модель 3 располагалась внутри ромба, образованного прямой 1 и отражённой 2 ударной волной (Рис. 7.3).

Рис. 7.3. Отражение ударной волны от стенок трубы:

1–прямая ударная волна; 2–отраженная ударная волна; 3-модель

Схемы околозвуковых аэродинамических труб кратковременного действия приведены на рисунке 7.4. Требуемая скорость потока в трубе, работающей от баллонов сжатого воздуха (Рис.7.4,а) создаётся за счёт истечения газа из баллонов по системе трубопроводов через дроссельный кран и сопла в рабочую часть. Время работы такой трубы мало (порядка 1 секунды) и зависит от объёма баллонов, сечения рабочей части трубы и требуемого избыточного давления.

а)

б)

в)

Рис. 7.4. Околозвуковые аэродинамические трубы кратковременного действия: а) баллонного типа, б) эжекторного типа, в) вакуумного типа:

1-коллектор, 2-рачая часть, 3-диффузор, 4-сопло, 5-осушитель, 6-компрессор, 7-баллоны со сжатым воздухом, 8-эжектор, 9-вакуумная ёмкость.

Втрубах эжекторного типа воздух высокого давления подаётся в эжекторы, расположенные за рабочей частью трубы. Поступающий через кольцевые или боковые щели эжектора воздух увлекает за собой воздух низкого давления, создавая поток в рабочей части. Время действия таких труб больше времени действия баллонных труб и зависит от коэффициента эжекции. Достоинством этих труб, как и баллонных, является простота, а недостатком – малый коэффициент полезного действия по сравнению с трубами постоянного действия.

В вакуумных трубах требуемая скорость потока создаётся за счёт разницы между атмосферным давлением и давлением в вакуумной ёмкости. Эти трубы требуют очень больших объёмов вакуумных ёмкостей (200 – 300 м³).