So sánh hiện tượng của dòng chảy qua profile cá- 123docz.net

III. Dòng Transonic

4. So sánh hiện tượng của dòng chảy qua profile cánh giữa chế độ Transonic và các chế độ khác

Ảnh 33: Minh họa chế độ dòng chảy nén: (a) Dòng chảy dưới âm subsonic; (b&c)

Dòng chảy cận âm transonic; (d) Dòng chảy siêu âm Supersonic; (e) Dòng chảy siêu siêu âm Hypersonic

Xét dòng chảy trên một profile cánh như hình . Dòng chảy đờng đều ở xa profile với tốc độ dòng V∞ trong khi vận tốc âm thanh đồng nhất là a∞. Khi đó số Mach M∞=V∞/a∞. Số Mach cục bộ có thể thay đổi dọc theo dòng chảy. Chúng ta xem xét các chế độ dòng chảy ở các vận tốc khác nhau.

Dòng dưới âm Subsonic: Vận tớc dòng khí đi vào profile cánh có M∞≤0.8. Số Mach cục bộ trên mọi điểm của profile cánh luôn nhỏ hơn 1.

Dòng cận âm Transonic: Vận tốc dòng khí đi vào profile cánh có 0.8<M∞<1.2. Trường hợp b dòng khí đi vào profile cánh có sớ Mach tự do 0.8<M∞<1, do sự tăng đột ngột của mật độ, áp suất và vận tốc các hạt trong môi trường sẽ xuất hiện vùng siêu âm cục bộ trên bề mặt profile cánh. Vùng siêu âm cục bộ sẽ xuất hiện ngay khi số Mach cục bộ bằng 1 và kết thúc bằng việc xuất hiện sóng xung kích qua đó có sự thay đổi liên tục và đột ngột các thuộc tính dòng chảy. Trường hợp c khi vận tớc dòng khí đi và profile cánh có 1≤M∞<1.2, xuất hiện vùng Trailing edge shock ở đi profile cách và sóng xung kích hình vòng cung (bow shock) ở vùng đầu profile cánh. Trước vùng bow shock, các dòng chảy thẳng và song song với nhau có số Mach tự do 1≤M∞<1.2, khi vượt qua vùng bow shock, sớ Mach cục bộ M<1, sau đó thì đạt giá trị siêu âm M>1.

Dòng siêu âm Supersonic: Vận tớc dòng khí đi và profile cánh có M∞>1.2. Nếu số Mach M>1 tại mọi nơi trên profile cánh thì nó được xác định là dòng siêu âm. Để giảm thiểu lực cản, tất cả các vật thể hoạt động trong dải vận tốc siêu âm có dạng đầu nhọn. Dòng chảy được đặc trung bởi sự xuất hiện sóng va xiên như trên hình.

Các dòng chảy trước khi đi vào biên dạng cánh có dạng đường thẳng song song và nằm ngang, sau khi xuất hiện sóng va xiên, dòng chảy vẫn song song và nằm ngang nhưng đi theo dạng của profile cánh.

Dòng siêu siêu âm Hypersonic: Dòng siêu siêu âm hypersonic: Vận tớc dòng khí đi và profile cánh có M∞>5. Khi vận tớc dòng tự do tăng lên, sóng va xiên di chuyển gần profile cánh hơn. Đồng thời, áp suất, nhiệt độ và mật độ dòng chảy tăng mạnh. Trong thực tế, những đặc điểm này xuất hiện dần dần khi số Mach của luồng tự do tăng lên trên 5.