9 / 15
которого завесное охлаждение позволяет обеспечить
η
≈
1
. Исходя из
расчетов, зависимость критерия эффективности завесного охлаждения
от относительной координаты
x/b
может быть приближенно описана
кусочно-заданной функцией следующего вида:
η
=
если
x
b
≤
L
0
b
;
exp
ln(0
,
5)
L
0
/
b
−
L
1
/
b
L
0
b
−
x
b
если
x
b
>
L
0
b
.
(10)
Ядром потока будем считать область, где полная температура газа
составляет не менее 90% полной температуры основного потока на
входе.
Зона основного смешения расположена между пристеночной обла-
стью и ядром и характеризуется высокой степенью турбулентности,
ударно-волновой структурой, а также наличием обратных токов. В ней
происходит смешение основного потока с газообразным охладителем.
Замыкающей является зона выравнивания потока, для которой ти-
пична слабая неравномерность (в первую очередь по температуре)
и преимущественно трансзвуковая (в некоторых случаях дозвуковая)
скорость движения рабочего тела без интенсивных вихревых зон и
ударных волн.
Следует подчеркнуть, что для практического использования систе-
мы завесного охлаждения требуется решение задачи уменьшения ин-
тенсивности размывания высокотемпературного ядра потока (увели-
чения протяженностей ядра потока
L
1
) и увеличения длины низкотем-
пературной пристеночной зоны
L
2
при минимальном относительном
расходе газообразного охладителя
G
о
/G
п
.
Серия расчетов, проведенных для спутного вдува охладителя
(
α
= 0
), позволили определить зависимости
L
0
/b
,
L
1
/d
и
L
2
/b
от
соотношения скоростных напоров при различных числах Re (рис. 4).
Согласно полученным данным, увеличение соотношения скорост-
ных напоров
q
п
/q
о
приводит к росту протяженности ядра потока и
снижению длины пристеночной зоны, что обусловлено, в первую оче-
редь, увеличением разности полных давлений газа в основном потоке
и низкотемпературной пристеночной области, а также эффектом эжек-
ции охладителя. Увеличение среднего значения критерия Re способ-
ствует интенсификации перемешивания, что отрицательно сказывает-
ся на параметрах
L
1
/d
и
L
2
/b
. Стоит отметить, что в рассматриваемых
условиях относительные значения протяженности зоны
L
0
/b
с макси-
мальной эффективностью охлаждения (
η
= 1
) практически не зависит
от критерия Re.
Сильное влияние на протяженности зон смешения (см. рис. 1) при
вдуве газовой завесы оказывает степень закрутки потока. Для рассма-
триваемых условий начальные значения закрутки потока находятся
28 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4