Дифузор - Фізична енциклопедія
ДИФФУЗОР в гідроаеромеханіці - ділянка проточного каналу (трубопроводу), в якому відбувається гальмування потоку рідини або газу. Поперечний переріз Д. може бути круглим, прямокутним, кільцевим, еліптичним, а також несиметричним. За призначенням та геом. формі Д.- пристрій, зворотне соплу. Внаслідок падіння порівн. швидкості v тиск р у напрямі течії зростає (див. Бернуллі рівняння) і кінетич. енергія потоку частково перетворюється на потенційну. На відміну від сопла, перетворення енергії в Д. супроводжується помітним зростанням ентропії та зменшенням повного тиску. Різниця повних тисків на вході та виході Д. характеризує його гідравліч. опір та зв. втратами. Втрачена частина кінетич. Енергія потоку витрачається на утворення і згасання вихорів, здійснює роботу проти сил тертя і незворотно переходить у теплоту.
Рух рідини (газу) проти зростаючого тиску, тобто існування покладе. градієнта тиску у напрямі течії,- осн. відрізнити. властивість Д., тому та ін. види течій рідин і газів, що володіють цією властивістю, відносять до "дифузорних течій".
У разі стисливої рідини, а також при дозвуковій швидкості газу v1 перед входом в Д. (v1, де а - швидкість звуку) площа поперечного перерізу каналу через нерозривність рівняння повинна збільшуватися в напрямку течії, тому дозвуковий Д. має форму каналу, що розходиться (рис. 1). При надзвуковій швидкості перед входом у Д. (v1>а) він має форму схожого або циліндрич. каналу, в до-ром після гальмування порівн. швидкість стає дозвуковою. Подальше гальмування дозвукової швидкості здійснюється у дозвуковому Д., що розходиться, приєднаному до надзвукового (рис. 2).
Мал. 1. Дозвуковий дифузор круглого перерізу: 1 -переріз перед входом у дифузор; 2 - переріз за дифузором; 3 – профіль швидкості; 4 - зворотний перебіг; 5 - циркуляційний перебіг.
В'язкість надає вирішальний вплив протягом Д. У прикордонному шарі швидкість під впливом в'язкості швидко зменшується, звертаючись у нуль на стінці Д. Кінетич. енергія в прикордонному шарі менше, ніж у решті потоку, а статич. тиск у цьому поперечному перерізі майже постійно. T. до. пор. швидкість по довжині Д. падає, а тиск зростає, то в перерізі, розташованому на деякій відстані від входу в Д., кінетич. енергія потоку поблизу стінки недостатня для того, щоб перемістити рідину або газ проти сил тиску, що зростають у напрямку потоку. Поблизу цього перерізу починається відрив потоку від стінки і виникає зворотний перебіг. В результаті поблизу стінки Д. утворюються області циркуляції. рухи (рис. 1). Поверхня розділу між відірваним від стінки і основним потоками нестійка, вона періодично згортається у вихори, які зносяться вниз по потоку. Місце розташування відриву Д. залежить від товщини прикордонного шару, від величини покладе. градієнта тиску, що визначається геом. формою Д., від профілю швидкості та рівня турбулентності перед входом до Д.
Мал. 2. Надзвуковий дифузор прямокутного перерізу: 1 - частина, що сходить; 2 - горловина (циліндрична ділянка); 3 - частина, що розходиться.
У разі надзвукової швидкості перед входом у Д. гальмування здійснюється в ударних хвилях, що взаємодіють між собою і відбиваються від стінок Д. (пунктир на рис. 2). Тиск у потоці, що пройшов через ударну хвилю, різко збільшується і під впливом великого покладе. градієнта тиску в місцях відбиття ударних хвиль від стінок може відбуватися відрив прикордонного шару (штрихування на рис.
2). Втрати повного тиску при гальмуванні надзвукового потоку Д. набагато більше, ніж при гальмуванні дозвукового потоку. Площа горловини (наиб. вузького поперечного перерізу) надзвукового Д. надає вирішальний вплив протягом і втрати Д.
Д. застосовуються в техніці та промисловості у всіх випадках, коли необхідно загальмувати потік рідини або газу з ним. втратами. Вони використовуються в газо-, нафто- та повітропроводах, у гідравліч. магістралях, турбомашинах усіх типів, у повітряно-реактивних двигунах, ежекторах, аеродинамічних трубах, стендах для висотних випробувань ракетних двигунів та ін.
Теорія течії в Д. недостатньо розроблена, його осн. характеристики та оптим. форму визначають на підставі розрахунків наближеними методами, результатів експерим. досліджень та їх теоретич. узагальнення.
Абрамович Р. H., Прикладна газова динаміка, 4 видавництва, M., 1976; Ідельчик І. E., Гідравлічні опори, М, - Л., 1954; Дейч M. E., 3арянкін A. E., Газодинаміка дифузорів та вихлопних патрубків турбомашин, M., 1970. С. Л. Вишневецький.