SU1109185A1

SU1109185A1 - Process for mixing supersonic gas flows in rarefied medium

Info

Publication number: SU1109185A1
Application number: SU833545809A
Authority: SU
Inventors: Станислав Андреевич Сенковенко; Генрих Евгеньевич Скворцов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2942
Priority date: 1983-01-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1984-08-23

Abstract

СПОСОБ СМЕНШНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ В РАЗРЕЖЕННОЙ If t СРЕДЕ путем подачи в камеру смешени через сопло центрального потока основного газа при статическом давлении в камере смешени , меньшем, чем на срезе сопла, и концентричного потока подмешиваемого газа, о тличающийс тем, что, с целью повышени эффективности процесса смешени , подачу потока подмешиваемого газа в разреженную среду осуществл ют при значени х статического давлени на срезе сопла, равных статическому давлению в камере смешени , и подачу потока основного газа осуществл ют при значени х критери разi реженности равных A METHOD FOR THE CHANGE OF SUPER-SOUND GAS FLOWS IN A THINNED If t MEDIUM by feeding into the mixing chamber through a nozzle a central stream of main gas at a static pressure in the mixing chamber less than at the nozzle section and concentric flow of the mixed gas, which is different in order to increase efficiency of the mixing process, the flow of the mixed gas into the rarefied medium is carried out at static pressure values at the nozzle section equal to the static pressure in the mixing chamber, and the main flow aza carried out at values of criteria razi rarefaction equals

Description

1 Изобретение относитс к способам и устройствам общего назначени дл осуществлени различных физико-химических процессов, в частности процессов смешени , и может быть исполь зовано в пшроком классе устройств, в которых производитс смешение свер звуковых потоков в разреженной среде в плазмохимической, электронной и др гих отрасл х промьштенности дл полу чени сверхчистых веществ, порошков пленок и np.j, а также в газовых и химических квантовых генераторах. Известны способы смешени высокоскоростных разреженных газовых потоков в газодинамических лазерах Г1 Инверсна заселенность уровней в диф фузионных химических лазерах создаетс при смешении высокоскоростных или параллельных потоков реагирующих между собой компонентов, истекающих в расчетном (), где Рц - статическое давление на срезе сопла, Pg- давление в камере смешени ) или недорасширенном режимах течени ( PJ,, Ре). Дл эффективной работы химического лазера необходимо, чтобы врем смешени компонентов и врем химической реакции были меньше времени столкновительной релаксации, а перемешанный поток газов был однородньм (безгр.адиентным) . Мощность химического лазера (энер госъем с единицы объема газа) и его полный э.нергетический КПД ( Т, 2-4%) в большой степени завис т от расхода реагентов (давлени смеси), полноты преобразовани колебательной энергии в энергию излучени и от типа смешени (диффузионного, ламинарного или турбулентного). Диффузионный режим смешени не позвол ет получать высок скоростные потоки большой плотности, из-за чего снижаетс эффективность энергетических устройств. При ламинарном и турбулентном смешении ско рость перемешивани увеличиваетс , но вместе с этим в потоке возникают газодинамические возмущени , существенным образом вли ющие на оптические свойства инверсной среды в лазере или выход исходного продукта в плазмохимическом реакторе. Размер и интенсивность газодинамических возмущений в основном определ ютс режимом течени смешивающихс потоков. Так, при молекул рном режиме истечени отсутствуют ударные 85 2 волны в потоке и течение носит безградиентный характер, но плотность потока дл многих технических устройств оказываетс недостаточной. Увеличение расхода газа приводит к режиму истечени с недорасширением (давление на срезе выходного отверсти или сопла больше давлени в среде, в которую истекает газ), когда в потоке формируетс стру , содержаща систему из вис чих и замыкающего скачков уплотнени . Проникновение газа из внешней среды за систему скачков уплотнени становитс невозможным, и перемешивание газов происходит в изобарическом участке струи в зоне за замыкаклцим скачком уплотнени , где отсутствуют скачки уплотнени , и скорость потока резко уменьшаетс . Таким образом, размеры зоны смешени и услови перемешивани во многих устройствах станов тс весьма далекими от оптимальных. Известны также способы смешени сырь и плазмообразующего газа в различных плазмохимических реакторах С2. Однако исследовани показывают, что при известных способах и режимах смешени реагента с плазменной струей длина зоны полного перемешивани (до молекул рного контакта) велика, а скорость смешени незначительна , что затрудн ет ведение химического процесса и уменьшает вькод получаемого продукта. Дл р да плазмохимических производств энергетически выгодно вести процесс при высоких скорост х газа плазменной струи и низких давлени х в реакторе (в неравновесных услови х), однако оптимальные газодинамические режимы смешени реагентов дл таких процессов неизвестны. Известен также способ смешени сверхзвуковых газовых потоков в разреженной среде путем подачи в камеру смешени через сопло Лавал центрального потока основного газа при статическом давлении в камере смешени , меньшем, чем на срезе сопла, и концентричного потока подмешиваемого газа t33. Однако зона смешени при известном способе имеет большую длину изза малой скорости перемешивани , обусловленной большой плотностью смешивающихс потоков газа. Поле газодинамических параметров (давление , плотность, температура) в зоне смешени существенно неоднородно и носит рко выраженный градиентный характер. Степень перемешивани малых концентраций подмешиваемого газа с основным потоком вл етс весьма низкой. Перечисленные недостатки известного способа перемешивани существенно усиливаютс при смешении основного и подмешиваемого газов, истекающих в режиме с недорасширением, когда в потоке образуютс вис чие и замыкающие скачки уплотнени . Диффузи подмешиваемого из внешней среды газа за систему интенсивных скачков уп лотнени вл етс теоретически невозможной . Цель изобретени - повышение эффективности процесса смешени . Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу смешени сверхзвуковых газовьгх потоков в разреженной среде путем подачи в камеру смешени через сопло Лавал централь ного потока основного газа при статическом давлении в камере смешени , меньшем,-чем на срезе сопла, и концентричного потока подмешиваемого газа подачу потока подмешиваемого газа в разреженную среду осуществл ю при значени х статического давлени на срезе сопла, равных статическому давлению в камере смешени , и подачу потока основного газа осуществл ют при значени х критери разреженности КП| Уп, равных (1-5)10, отнощении статического давлени на срезе сопла к статическому давлению в камере сме шени 10-1000 и числе Маха на срезе сопла 1-5. Кпцр число Кнудсена в критическом сечении сопла Лавал Л длина свободного пробега молекул (та же); (1 F IPg-степень нерасчетиости истечени . Предлагаемьй способ позвол ет пол чить большиескорости и степени перемешивани за счет создани коротко и безградиентной зоны смешени . Кроме того, в зоне смешени удаетс дос тигнуть значений статического давлени , значительно больших, чем в анал гичных услови х при применении известных способов. При значени х критери разреженности 10 скач ки уплотнени в недораспшренной стру сновного газа размываютс и подмеиваемый газ быстро смепшваетй с сновным, зона смешени при этом не одержит газодинамических возмущеий , существенно вли ющих, например, на КПД химического или плазменного еактора. На фиг.1 приведена принципиальна схема устройства, реализующего предлагаемый способ смешени на фиг.2 - схемы зон смешени потоков (основного газа А и подмешиваемого Б) при различных режимах истечени : 4) молекул рный режим течени характеризуетс значени ми К п „Уп 2i 1010°и б) континуальный режим течени с недорасширением потоков реализуетс при значени х К Пцр . 10 и значени х числа Маха на срезе сопла (1- вис чий скачок уплотнени ; 2 - замыкающий скачок - диск Маха 3 - граница струи)-, в) режим лечени согласно предлагаемому способу, дл основного газа А - (1-5), Ма 1-5. дл подмешиваемого газа Б KH| TnaiO - 10, , на фиг.З приведены результаты экспериментальных измерений, характеризующие качество перемешивани газов в сверхзвуковом () разреженном потоке; а) распределение относительных концентраций подмешиваемого газа N/NQ (где N - текущее значение концентрации подмешиваемого газа в различных точках струи, N,- концентраци подмешиваемого газа в камере смещени исходна концентраци ) вдоль оси струи. X/Xj, (где X - текущее значение координаты на оси струи; Y.рассто ние по оси струи от среза сопла Лавал до замыкающего скачка уплотнени - диска Маха) при следующих значени х КП| Уп. 2-10, 3-10 , б) распределение относительных концентраций подмешиваемого газа N/NO в поперечном сечении струи Y/г.., (где У - текуща координата, перпендикул рна оси X в поперечном сечении струи, ,-paдйyc сечени на срезе сопла), расположенном на рассто нии Х/Х 0,25 от среза сопла, на фиг.А приведено распределение относительных плотностей в струе основного газа в зависимости от рассто ни от среза сопла X (в диаметрах среза сопла 3 при различных значени х критери S1 разреженности К n YFi. 1-10, 2-10 , 3-1ОЛ 4-10Опытна проверка возможности осуществлени предлагаемого способа смешени проводилась с помощью устройства (фиг.М), содержащего баллон 1 основного газа А с регулировочным краном 2 и соплом 3 Лавал , камеру 4 смешени , откачную систему 5,балло 6 подмешиваемого газа Б с регулировочным краном 7 и соплом 8 Лавал , приборы 9-13 дл измерени давлени в смесительной камере 4, на срезе сопел 3 и 8 Лавал , а также в их форкамерах. и м е р. Геометрические размеры сопел Лавал дл основного и подмешиваемого газов (5 / S - отно шение площади среза сопла к площади его критического сечени ) выбирают исход из отношени теплоемкостей рабочих газов (С „ /С) и услови Ма7г1-5 по стандартным таблицам газодинамических функций. В качестве основного газа А выбирают атмосферный воздух, а в качестве подмешиваемого газа Б - газообразный фреон. Геометрические размеры основного сопла при этом составл ют: (,6 MMi ,5 мм; полуугол раскрыти сопла, а вспомогатель ного сопла ,37 мм; , 6 d . С помощью крана 7 в форкамерах со пел 8 устанавливают давление подмешиваемого газа Б мм рт.ст. При выбранной геометрии сопла на его срезе устанавливаетс давление PQ 100 мм рт.ст. В камере смешени 4 с помощью откачной системы 5 устанав ливают давление мм рт.ст., контролиру его значение по прибору 9. Тогда степень нерасчетности исте чени из сопел 8 равна (8 т.е. истечение подмешиваемого газа Б происходит в так назьгоаемом расчетном режиме. Основной газ А из баллона 1 подают в форкамеру сопла 3 Лавал и уста навливают в ней давление 200 мм рт.ст. с помощью крана 2. Контроль давлени ведут при этом по прибору 11. Дл выбранного газа А и геометрии сопла 3 на его срезе устанавливаетс давление Р 1,1 ,Р 1,1 мм рт.ст.„величина которого контролируетс по прибору 10. Давление в камере 4 смешени поддерживает 5 с на уровне Р 100 мм рт.ст. с помощью откачной системы 5. Тогда степень нерасчетности истечени основного газа А равна 11, а критерий разреженности -Кп. Тп „ 1o Таким образом, смешение сверхзвуковых разреженных потоков осуществл етс согласно предлагаемому способу, а соответствующа ему схематическа картина течени приведена на Фиг.2в.; Исходные параметры течени и данные дл нескольких режимов течени приведены в таблице. Реж.имы смешени , указанные в таблице(Экспериментально исследовались на установке, схема которой приведена на фиг.1. Поле, плотности подмешиваемого газа в основной струе измер лось с помощью специального галоидного датчика. Результаты измерений приведены на фиг.За,б. Из приведенных распределе относительных концентраций подмешиваемого газа видно, что при значени х критери разреженности Kh YF (1-5)ЮЗ количество проникающего в струю газа Б значительно больше, чем при значени х 10, соответствующих режиму континуума картина течени которого приведена на фиг.26, Длина зоны перемешивани уменьшаетс при этом (К п Уп(1-5)х ) в 2-3 раза с одновременным уменьшением градиентности (неравновесности ), течени , обусловленной наличием сильных скачков уплотнени в сверхзвуковой недорасширенной струе. С уменьшением давлени в форкамерах сопел Лавал и в камере смешени при значени х критери разреженности Кп, Уп 10 и степени нерасчетности п 1 устанавливаетс молекул рный рвжим истечени . Картина смешени потоков основного и подмешиваемого газов при молекул рном режиме истечени приведена на фиг.2а. в этом случае в зоне смешени отсутствуют скачки уплотнени , наблюдаетс хорошее смешение, однако из-за низких значений плотностей в основном и подмешиваемом потоках газа (фиг.4) процесс смешени вл етс нерентабельным, так как количество получаемой смеси крайне мало. При увеличении давлени в форкам рах сопел Лавал и сохранении посто нным (или. ) давлени в камере смешени значени критери разреженности достигают , 2 i степени нерасчетности - 10 , Устанавливаетс континуальный режим течени с недорасширением потоков А и Б и значени ми числа Маха на срезе сопла , Картина зоны смешени дл зтого случа приведена на фиг.26. Из нее видно, что из-за наличи сильных скачков уплотнени зона смешени резко градиентна и проникновение (диффузи ) подмешиваемого газа в основную струю не пр исходит, что подтверждаетс теорией и экспериментом. Экспериментальные исследовани структуры сверхзвуковых недорасшире ных струй в переходном режиме показали , что при значени х критери ра реженности К Пцр Уп (1-5)ИО , , степени нерасчетности п 10-1000 и числа Маха на срезе сопла 1-5 , Исходтак параметры течени близкий к молекул рному Ро-50 МП рт.ст. Ро«200 мм рт.с В сопле основного Кп«Тп-4,75-1(Г КпздУп-Ю- газа кр 1-2.5 Т«1.« Ма -5,62 ,6мм d,-4,5 P/Pg-1, В сопле подмевиваемого газа Т-1.3 На-4,2 iJep-,37 мм1 The invention relates to methods and devices of general purpose for carrying out various physicochemical processes, in particular mixing processes, and can be used in a variety of devices that mix auger sound streams in a rarefied environment in a plasma-chemical, electronic, and other industries. x industries for superpure substances, film powders and np.j, as well as in gas and chemical quantum generators. Methods are known for mixing high-speed rarefied gas flows in gas-dynamic lasers G1. Inverse population of levels in diffusion chemical lasers is created by mixing high-speed or parallel flows of reacting components that expire in the calculated (), where Рц is the static pressure at the nozzle section, Pg is the pressure in mixing chamber or underexpanded flow regimes (PJ, Re). For efficient operation of a chemical laser, it is necessary that the mixing time of the components and the chemical reaction time be shorter than the collisional relaxation time, and the mixed gas flow must be homogeneous (alignment). The power of a chemical laser (energy output per unit volume of gas) and its total energy efficiency (T, 2–4%) largely depend on the consumption of reagents (mixture pressure), the complete conversion of vibrational energy into radiation energy, and the type of mixing (diffusion, laminar or turbulent). The diffusion mixing mode does not allow to obtain high-velocity flows of high density, which reduces the efficiency of energy devices. During laminar and turbulent mixing, the mixing speed increases, but at the same time gas-dynamic perturbations arise in the flow, which significantly affect the optical properties of the inverse medium in the laser or the output of the initial product in the plasma-chemical reactor. The size and intensity of gasdynamic disturbances are mainly determined by the flow regime of the mixing flows. Thus, in the molecular flow mode, there are no shock waves in the flow and the flow is gradientless, but the flux density for many technical devices is insufficient. An increase in gas flow leads to an underflow expansion mode (the pressure at the exit or nozzle section is greater than the pressure in the medium into which gas is flowing) when a jet containing a system of low and closing shock waves is formed in the flow. The penetration of gas from the external environment by the system of shock waves becomes impossible, and gas mixing occurs in the isobaric portion of the jet in the zone behind the shock wave, where there are no shock waves, and the flow rate decreases sharply. Thus, the dimensions of the mixing zone and the mixing conditions in many devices become very far from optimal. Methods are also known for mixing raw materials and plasma gas in various plasma-chemical reactors C2. However, studies show that with known methods and modes of mixing reagent with a plasma jet, the length of the zone of complete mixing (before molecular contact) is large and the mixing rate is insignificant, which makes it difficult to maintain the chemical process and reduces the code of the resulting product. For a number of plasma-chemical productions, it is energetically advantageous to conduct the process at high gas velocities of the plasma jet and low pressures in the reactor (under non-equilibrium conditions), however, the optimal gas-dynamic mixing modes of the reactants for such processes are unknown. There is also known a method of mixing supersonic gas flows in a rarefied medium by feeding into the mixing chamber through the Laval nozzle a central flow of the main gas at a static pressure in the mixing chamber less than at the nozzle section and the concentric flow of the mixed gas t33. However, the mixing zone with a known method has a large length due to the low mixing speed due to the high density of the mixing gas flows. The field of gas-dynamic parameters (pressure, density, temperature) in the mixing zone is substantially non-uniform and has a clearly pronounced gradient character. The degree of mixing of small concentrations of the admixed gas with the main stream is very low. The aforementioned disadvantages of the known method of mixing are greatly enhanced by mixing the main and mixed gases, which expire in the mode of underdevelopment, when a stream and closing shock waves form in the flow. Diffusion of the gas mixed from the external environment behind the system of intensive gas compression is theoretically impossible. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the mixing process. This goal is achieved in that according to the method of mixing supersonic gas flows in a rarefied medium by feeding into the mixing chamber through the Laval nozzle a central flow of the main gas at a static pressure in the mixing chamber, less than the nozzle section, and a concentric flow of the mixed gas, the flow the mixed gas into the rarefied medium is carried out at static pressure values at the nozzle section equal to the static pressure in the mixing chamber, and the main gas flow is supplied at no x sparseness criteria KP | Pack equal to (1-5) 10, the ratio of the static pressure at the nozzle exit to the static pressure in the mixing chamber 10-1000 and the Mach number at the nozzle exit 1-5. Kptsr Knudsen number in the critical section of the Laval nozzle L is the mean free path of the molecules (same); (1 F IPg-degree of uncountable expiration. The proposed method allows to obtain greater speed and degree of mixing due to the creation of a short and gradient-free mixing zone. In addition, in the mixing zone it is possible to achieve values of static pressure that are much greater than in analogous conditions When applying the known methods. At a criterion of rarefaction of 10 jumps of a seal in an incomplete struc- tured gas, the scorchable gas is rapidly mixed with the main gas, and the mixing zone does not overwhelm the gas flows. perturbations that significantly affect, for example, the efficiency of a chemical or plasma reactor. Figure 1 shows a schematic diagram of a device that implements the proposed mixing method in Figure 2 - diagrams of flow mixing zones (main gas A and mixed B) under different flow conditions : 4) the molecular flow regime is characterized by the values of K n "Up 2i 1010 °; and b) the continuous flow regime with underdevelopment of flows is realized at the values of K Pcr. 10 and the Mach number at the nozzle exit (1 is a compression shock; 2 is a closing jump — Mach disk 3 — jet boundary), c) treatment mode according to the proposed method, for the main gas A - (1-5), Ma 1-5. for mixed gas B KH | TnaiO - 10, Fig. 3 shows the results of experimental measurements characterizing the quality of gas mixing in a supersonic () rarefied flow; a) the distribution of relative concentrations of the mixed gas N / NQ (where N is the current value of the concentration of the mixed gas at various points in the jet, N, is the concentration of the mixed gas in the displacement chamber of the initial concentration) along the axis of the jet. X / Xj, (where X is the current value of the coordinate on the jet axis; Y. spacing along the jet axis from the edge of the Lawal nozzle to the closing shock wave — Mach disk) at the following values of KP | Up. 2-10, 3-10, b) the distribution of the relative concentrations of the mixed N / NO gas in the cross section of the jet Y / g., (Where Y is the current coordinate perpendicular to the X axis in the cross section of the jet,, -radyyc section on the cut nozzle), located at a distance X / X of 0.25 from the nozzle section, Fig. A shows the distribution of relative densities in the main gas jet depending on the distance from the nozzle section X (in the nozzle section diameters 3 at different values of the criteria S1 sparseness K n YFi. 1-10, 2-10, 3-1OL 4-10Experimental verification of the feasibility of the proposed This mixing method was carried out using a device (Fig. M) containing a cylinder 1 of the main gas A with an adjusting valve 2 and a Laval nozzle 3, a mixing chamber 4, an evacuation system 5, a score 6 of mixed gas B with an adjusting valve 7 and a nozzle 8 Lawal, Instruments 9-13 for measuring pressure in the mixing chamber 4, at the cut-off nozzles 3 and 8 Laval, and also in their chamber chambers, and measure. Geometrical dimensions of the nozzles Lawal for the main and mixed gases (5 / S is the ratio of the area of the cut-off nozzle to the area of its critical section) choose the outcome of the ratio heats the working gas (G "/ G) and conditions according to standard tables Ma7g1-5 gas dynamic functions. As the main gas And choose atmospheric air, and as a mixed gas B - gaseous freon. The geometrical dimensions of the main nozzle are: (, 6 MMi, 5 mm; a half-angle of opening the nozzle, and an auxiliary nozzle, 37 mm;, 6 d. Using a crane 7 in the prechamber with a saw 8, set the pressure of the mixed gas B mm RT. When the nozzle geometry is selected, a pressure of 100 mm Hg is established at its cutoff. In mixing chamber 4, the pressure mm of mercury is set in the mixing chamber 4 using the pumping system 5, then controlling its value according to the device 9. 8 is equal to (8 i.e. the outflow of the mixed gas B occurs in the so-called The main gas A from the cylinder 1 is fed into the prechamber of the Laval nozzle 3 and a pressure of 200 mm Hg is established in it using a crane 2. The pressure is controlled through the device 11. For the selected gas A and the nozzle geometry 3 A pressure P 1,1, P 1,1 mmHg is established at its cut-off, the value of which is controlled by the device 10. The pressure in the mixing chamber 4 maintains 5 s at the level of P 100 mmHg by means of the evacuation system 5. Then the degree of non-calculation of the outflow of the main gas A is equal to 11, and the criterion for rarefaction is Kp. TP 1o Thus, the mixing of supersonic rarefied flows is carried out according to the proposed method, and the corresponding schematic picture of the flow is shown in Fig. 2c; The initial flow parameters and data for several flow regimes are shown in the table. Mixing modes are listed in the table (Experimentally investigated at the facility whose scheme is shown in Fig. 1. Field. The density of the mixed gas in the main jet was measured using a special halogen sensor. The measurement results are shown in Fig. Ba.) the distribution of the relative concentrations of the mixed gas shows that at the values of the criterion of rarefaction Kh YF (1-5) SW, the amount of the gas B penetrating into the jet is much greater than at values of 10 corresponding to the continuum mode, the flow pattern This is shown in FIG. 26, the length of the mixing zone is reduced (K n Yep (1-5) x) by a factor of 2-3 with a simultaneous decrease in the gradient (disequilibrium), flow, due to the presence of strong compaction surges in a supersonic underexpanded jet. By decreasing the pressure in the prechambers of the Laval nozzles and in the mixing chamber, when the sparsity criterion Kp, Vn 10 and the degree of off-designation n 1 are set, the molecular outflow is set. A picture of the mixing of the main and admixed gas flows under the molecular flow regime is shown in Fig. 2a. In this case, there are no shock waves in the mixing zone, good mixing is observed, however, due to low density values in the main and mixed gas flows (Fig. 4), the mixing process is unprofitable, since the amount of the mixture obtained is extremely small. When the pressure in the forks of the Laval nozzles increases and the pressure in the mixing chamber is kept constant (or.), The values of the sparseness criterion reach, 2 i not calculated, 10 Continuous flow regime is established with insufficient expansion of the A and B flows and the Mach number at the nozzle section The picture of the mixing zone for this case is shown in Fig. 26. It shows that, due to the presence of strong shock waves, the mixing zone is sharply gradient and the penetration (diffusion) of the mixed gas into the main stream does not flow, which is confirmed by theory and experiment. Experimental studies of the structure of supersonic low-expansion jets in a transient mode showed that with the values of the criterion of equality K Ptsr Up (1-5) IO, the degree of non-design n 10-1000 and the Mach number at the nozzle section 1-5, The outcome parameters of the flow are close Molecular Po-50 MP Hg Rо “200 mmHg. In the nozzle of the main Kn“ Tp-4.75-1 (G KpzdUp-Yu-gaz kr 1-2.5 T “1.“ Ma -5.62, 6mm d, -4.5 P / Pg-1, In the nozzle of the swept gas T-1.3 On-4,2 iJep-, 37 mm

мм mm

,-,,

Р/Р,-3,67-10 Режим течени согласно предлагаемому способу Pg«50 мм рт.ст ,67-10 мкм рт Рв-100 мкм рт п - начинаетс неожиданное проникновение газа из внешней среды через систему размытых ударных волн, при этом плотность потока в струе примерно на 1-2 пор дка выше, чем при свободно-молекул рном режиме течени . Необходимый режим смешени наблюдаетс только при вьтолнении всех перечисленных режимов в переходном режиме течени . Так, например,если нерасчетность течени Ь становитс меньше 10, то при образуетс многобочкова структура с малой площадью пол смешени и большой градиентностью течени . Опытна проверка предлагаемого способа смешени показала его практическую осуществимость и значительное преимущество по сравнению с известными , заключающеес в существенном увеличении качества смешени из-за уменьшени длины зоны перемешивани и градиентности течени , организации равномерного сверхзвукового смешени при значительных абсолютных давлени пс в потоке. континуальньй с недорасвирением РО« . -500 мм рт.ст, рт.ст. Кл,и,Уп KftupW 4,65jt «6,57 X х10- п-55 п-27,5 . . P / P, -3.67-10 Flow mode according to the proposed method Pg ≈ 50 mm Hg, 67–10 µm RT-Pb-100 µm Hg n - a sudden gas penetration from the external environment through the system of diffuse shock waves begins, The flux density in the jet is about 1–2 orders of magnitude higher than with a free-molecular flow regime. The required mixing mode is observed only when all the listed modes are implemented in a transient flow regime. Thus, for example, if the non-design of the flow b becomes less than 10, then a multi-barrel structure with a small area of the mixing field and a large flow gradient is formed. An experimental test of the proposed mixing method showed its practical feasibility and significant advantage compared to the known ones, consisting in a significant increase in the mixing quality due to a decrease in the length of the mixing zone and flow gradient, the organization of uniform supersonic mixing at significant absolute pressure ps in the flow. a continual with a misrepresentation of the RO ". -500 mm Hg, Hg Kl, u, KftupW 4,65 jt 6 6.57 X х10- п-55 п-27.5. .

;.sv.y..Y;:2; .sv.y..Y;: 2

Vot-r :Vot-r:

о о о о о о oh oh oh oh oh

о с about with

.usv:.usv:

Kti,p lM s io-4o-; Kti, p lM s io-4o-;

.. ..

п,,рЩРв 10 ft- Ю 10п ,, рЧРв 10 ft- Ю 10

KfLfip f Цг5)ЮKfLfip f Цг5) Ю

то that

Фиг. гFIG. g

ю 15 гоu 15 th

}ildo} ildo

2525

Фиг. IfFIG. If

Claims

METHOD FOR MIXING SUPERSONIC GAS FLOWS IN A RARGE

And to

MEDIA by supplying to the mixing chamber through the nozzle a central stream of the main gas at a static pressure in the mixing chamber less than at the nozzle exit and a concentrated stream of mixed gas, characterized in that, in order to increase the efficiency of the mixing process, the mixed gas is fed into rarefied medium is carried out at values of static pressure at the nozzle exit equal to the static pressure in the mixing chamber, and the main gas flow is carried out at values of the rarefaction criterion Kn _Kp Vn equal to (1-5) - 10, <9, the ratio of the static pressure at the nozzle exit to the static pressure in the mixing chamber 10-1000 and the number of Ma · ha at the nozzle exit 1-5.

SU_ _al > 1109185

Figure 1