Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведены расчетные и экспериментальные исследования характеристик обтекания при больших сверхзвуковых скоростях модельных конфигураций с плоским и конвергентным воздухозаборниками. Последние представляют собой схематизированные конфигурации гиперзвуковых летательных аппаратов в виде комбинации несущего корпуса с крылом и мотогондолой воздушно-реактивного двигателя, расположенной под нижней поверхностью корпуса. Обе конфигурации являются аэродинамически эквивалентными в том смысле, что имеют одинаковые или близкие геометрические параметры, определяющие аэродинамические свойства как воздухозаборников, так и конфигураций в целом. Сопоставлены особенности обтекания носовых частей рассматриваемых конфигураций в компоновке с воздухозаборниками, включая их расходные характеристики.

Для численного решения задачи внешнего обтекания затупленного тела используется метод "эффективного показателя адиабаты", позволяющий модифицировать и распространить алгоритмы и реализующие их комплексы основных и поддерживающих компьютерных программ расчета сверхзвуковых течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа и термодинамики идеального совершенного газа в область гиперзвуковых термодинамически равновесных течений реального газа.

Определены амплитуда и фазовое отставание деформаций поверхности податливого покрытия под действием турбулентных пульсаций давления. Для этого экспериментально измерены пульсации давления и вязкоупругие свойства материалов покрытий. С помощью цифровой фильтрации определены амплитуда и длительность когерентного действия гармоник пульсаций давления. Рассчитан переходной процесс установления вынужденных колебаний покрытия в предположении его локальной деформируемости. Проанализирован отклик покрытия с учетом его инерционных свойств и ограниченной длительностью когерентного действия гармоник пульсаций давления. Показано, что податливое покрытие взаимодействует не со всем спектром пульсаций давления, а только с областью частот вблизи первого резонанса. Из анализа следует, что с ростом модуля упругости материала покрытия амплитуда деформаций уменьшается как 1/E, а безразмерная скорость поверхности покрытия — как 1/E^1/2. Для достаточно жестких покрытий амплитуда деформаций становится меньше толщины вязкого подслоя, а скорость поверхности остается сравнимой с вертикальными пульсациями скорости течения. Показано, что причиной различия результатов испытаний покрытий, проведенных на оз. Иссык-Куль и в кавитационной трубе Ньюкаслского университета, может быть старение покрытий.

Задача распространения монохроматической звуковой волны в поле вязкого обтекания пластины сверхзвуковым потоком в работе решается с помощью параболизованных систем уравнений устойчивости. Численные результаты даны в основном для случая, когда волна в системе координат, связанной с пластиной, представляет собой стационарное возмущение. Показано, что в диапазоне длин волн, много больших толщины пограничного слоя, когда интенсивность возмущения в пограничном слое в несколько раз превышает интенсивность падающей волны, результаты, полученные с помощью уравнений, основанных на оценках для критического слоя, и уравнений, не опирающихся на такие оценки, совпадают с высокой точностью. Делается вывод, что усиление возмущений в пограничном слое обусловлено резонансом с параметрами собственных затухающих возмущений.

Рассмотрено влияние локального одноразового подвода небольшой энергии (до величины порядка 1 % от энергии газа в канале) на структуру сверхзвукового потока в плоском канале. Решались уравнения Эйлера. Энерговыделение моделировалось заданием в некоторой зоне внутри канала более высокого давления. Размеры зоны задавались значительно меньшими размеров канала. Для решения этой разномасштабной задачи применялся метод Мак-Кормака в сочетании с некоторой сеточной процедурой, позволяющей вводить перекрывающиеся сетки, размеры ячеек которых могут отличаться на порядок. Данная процедура не порождает осцилляций и нефизических волн. В работе варьировались скорость набегающего потока (число Маха M = 2 <!ndash!> 5), величина подводимой энергии (соответствующее давление увеличивается по сравнению с невозмущенным значением в 10 <!ndash!> 50 раз), размеры и положение зоны энерговыделения. Выявлены эффекты аналогичные тем, что наблюдаются при отражении центрированной волны разрежения от стенки в плоском одномерном нестационарном случае, а также при сильном взрыве. Установлено, что локальное энерговыделение создает значительную завихренность потока. Выявлена зависимость уровня завихренности от положения и конфигурации зоны энерговыделения.

На основе модели вязкого сжимаемого теплопроводного газа численно исследуются колебания газового столба в закрытой трубе при возбуждении плоским поршнем, перемещающимся по гармоническому закону с амплитудой, сравнимой с длиной резонатора. В результате проведения расчетов обнаружен эффект возникновения высокочастотных колебаний газового столба при фиксированной частоте возбуждения, связанный с повышением собственной частоты системы вследствие роста средней температуры газа.

Предлагается методика расчета оптимальной толщины внешней полупрозрачной тепловой изоляции зданий и преобразователей лучистой энергии, необходимой для достижения максимального значения температуры тепловоспринимающей поверхности. Проведены экспериментальные исследования на примере взаимодействия потока лучистой энергии от галогенной лампы с медным диском, имеющим покрытие из полиметилметакрилата. Получено хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных.

Анализируются несколько методов определения истинной температуры по спектру теплового эффективного излучения в системе непрозрачных излучающих и отражающих поверхностей. Обсуждается использование априорной информации об оптических свойствах поверхностей и температурных распределениях. Рассматривается точность определения истинной температуры с помощью многоволнового пирометра.

Изучена возможность управления тепловым слоем дуги за счет всасывания газа в канал плазмотрона, что позволяет решать задачи, связанные с созданием источников нагрева с ограниченной площадью теплового воздействия и высокой плотностью тепловой энергии в пятнах нагрева. Расчеты таких устройств, проведенные интегральными и численными методами, показали хорошую сходимость результатов. На основании расчетов разработаны специальные электродуговые устройства.

В работе приводятся результаты экспериментальных исследований радиального распределения статического давления и градиента давления в вихревой камере в зависимости от степени ее конфузорности и режимных параметров. Показано, что поджатие существенно перестраивает течение вихревого потока в камере и положительно влияет на осевую стабилизацию дуги и фокусировку катодного пятна. Для оценки качества стабилизации и фокусировки получен критерий стабилизации, составленный из определяющих режимных параметров: расхода газа, степени конфузорности вихревой камеры, ее диаметра и т. д. Экспериментально найдено критическое значение этого комплекса параметров, ниже которого осевая стабилизация столба дуги становится неэффективной, т. е. установлено условие газовихревой стабилизации дуги в разрядной камере, использование которого позволило разработать установку, провести исследования напряженности электрического поля в столбе дуги в водяном паре и получить зависимость напряженности от тока, расхода пара и других режимных параметров процесса.