ZZzZZ

Рис. 231. Линии разрежения

Рис. 232. Поток вдоль криволинейной стенки

ми которых являются линии, образующие с направлением потока углы Маха. Течение вдоль непрерывно изогнутой выпуклой стенки можно рассматривать как предельный случай только что рассмотренного течения. Стенка может быть также вогнутой, однако в этом случае решение остается правильным только до тех пор, пока какие-нибудь две соседние линии не пересекаются (рис. 232). Если такое пересечение происходит, то в этом месте состояние течения изменяется прерывно.

При течении вдоль стенки с вогнутым углом, когда давление в потоке повышается, а также при истечении струи газа в пространство с более высоким давлением, в потоке всегда возникает прерывное изменение состояния, происходит так называемый косой скачок уплотнения (рис. 233). Если к этому случаю применить предыдущее рассуждение, то окажет- рц. 233. Косой скачок ся, что линия распространения давления 2, уплотнения которая теперь является линией уплотнения, должна лежать не после линии уплотнения 1, как на рис. 231, а впереди нее, что физически невозможно; вместо этого возникает прерывное уплотнение, причем плоскость уплотнения лежит между линиями 1 и 2.

Составляющие скорости до и после косого скачка уплотнения, перпендикулярные к плоскости скачка, связаны между собой такими же соотношениями, как и скорости до и после прямого скачка уплотнения. Составляющие же скорости, параллельные плоскости косого скачка, равны друг другу.

Ь) Свободные газовые струи. Мах и Зальхер, наблюдая по методу

М а с h Е. und S а 1 с h е г Р., Sitzungber. d. Wiener Akad., Math.-naturw. Klasse Ila, T. 98 (1889) стр. 1303.

Теплера газовые струи, вытекающие из насадка, обнаружили, что если скорость в струе больше скорости звука, то в ней возникают правильные волны. Впоследствии существование таких волн было подтверждено также другими исследователями при помощи измерений давления. Возникновение этих волн объясняется следующим образом: косые линии разрежения и уплотнения, описанные в предыдущем пункте, при пересечении проникают друг через друга без заметного взаимного влияния и, достигнув свободных границ, полностью отражаются от них, причем так, что линии разрежения превращаются в линии уплотнения, и наоборот.

Рис. 234. Линии разрежения и уплотнения в струе при ее истечении со сверхзвуковой скоростью

Рис. 235. Линии разрежения и уплотнения в струе при ее истечении со скоростью звука

Движение в газовой струе, вытекающей со сверхзвуковой скоростью из длинного прямоугольного насадка, можно рассматривать как плоское движение. На основании только что указанных свойств линий разрежения и уплотнения, картина течения такой газовой струи имеет следующий вид. Если в пространстве, в которое втекает струя, давление меньше, чем в струе (рис. 234), то с выходных ребер насадка отходят по две линии разрежения такого же вида, как и на рис. 231; эти линии расходятся в виде клина и на некотором расстоянии от насадка перекрещиваются, а затем, достигнув границ струи, отражаются от них в виде линий уплотнения. Последние распространяются дальше, суживаясь в виде клина, и, достигнув границ струи, отражаются в виде линий разрежения. Затем картина повторяется в прежнем порядке. Давление рз в центральном поле образовавшихся волн во столько же раз меньше внешнего давления р2, во сколько раз pi больше р2

Если внешнее давление р2 больше давления в струе pi при ее выходе из насадка, то сначала возникают два косых скачка уплотнения такого же вида, как на рис. 233; эти скачки, достигнув границ струи.

Рис. 236. Истечение струи газа со сверхзвуковой скоростью в пространство, давление в котором меньше давления в струе

Рис. 237. Истечение струи газа со сверхзвуковой скоростью в пространство, давление в котором равно давлению в струе

Рис. 238. Истечение струи газа со сверхзвуковой скоростью в пространство, давление в котором больше давления в струе

На рис. 236-239 показаны фотографические снимки волн в газовых струях. Давление в пространстве, в которое втекает струя, на рис. 236 ниже, чем давление в струе, на рис. 237 одинаково с давлением в струе, а на рис. 238

отражаются в виде расходящихся клином линий разрежения, которые в дальнейшем ведут себя так же, как было описано выше.

Если начальная скорость истечения газа равна скорости звука (как всегда бывает в случае простых насадков, т. е. насадков, не являющихся продолжением сопла Лаваля), то начальный угол Маха равен а = 90°, и картина распространения линий разрежения и уплотнения принимает вид, изображенный на рис. 235.