135 Падение вязкости в пограничном слое вихря, с одной стороны, и отброс центробежной силой газа из центральной области вихря на периферию, с другой, способствуют тому, что газовый вихрь формируется как вращающаяся труба, в стенках которой размещается основная масса вихря. Рис. 5.4. Сжатие газового вихря на входе в воздухозаборник реактивного двигателя самолета (на стоянке) Проведенные на специально созданном стенде работы по изучению условий появления вихрей на входе воздухозаборников реактивных | 136 Глава 5. Строение газовых вихрей. самолетов при запуске двигателя, показали, что линейный газовый вихрь действительно представляет собой образование типа трубы с уплотненными стенками. На рис. 5.4 хорошо видно, что диаметр установившегося на входе в воздухозаборник турбины вихря существенно, в десятки раз по диаметру и в сотни раз по площади поперечного сечения, меньше соответствующих размеров воздухозаборника и что сам вихрь имеет трубчатую структуру. Элемент газа, находящийся на внешней стороне трубы, стремится под действием внутреннего давления и центробежной силы оторваться, этому препятствует внешнее давление. Если внутренние силы превышают внешние, элемент газа оторвется от трубы, так как для газа никаких препятствий к этому нет. Сумма внутренних сил оставшегося в стенках газа оказывается меньше внешних или равна им, - последнее состояние является неустойчивым. Сжатие тела вихря внешними силами - давлением окружающей среды - вызывает увеличение скорости вращения, причем внутреннее давление при этом падает, так что равновесие остается неустойчивым и вихрь продолжает сжиматься. На элемент такой трубы действуют центробежная сила и разность внешнего и внутреннего давлений, так что dF = adm = (Ре - P{)dS- co2rdm, (5.7) где dS = rh„da; a - ускорение вдоль радиуса, приобретенное массой dm; г - радиус, на котором находится эта масса от центра трубы; ha - длина отрезка трубы, da - угол, занимаемый элементом массы dm. Как видно из выражения 5.7, при некотором значении радиуса Pe-Pi dS Г >ra= •-- (5.8) со2 dm имеем со1 r dm > (Ре - P)dS, (5.9) т.е. ускорение будет положительным и масса dm будет отброшена от вихря. Оставшаяся часть имеет г < г0. |