Введение к работе
- л -
Актуальность, темы.
Визуализация поля течения газа является основным способом получения информации при экспериментальных исследованиях в современной газовой динамике. Измерение физических параметров с помощью системы датчиков позволяет получать локальную информацию в основном па поверхности модели пли стешсах рабочей камеры. Изображения поля течения - основной источник информации о положении и конфигурации ударных волн, контактных разрывов, вихрей, слабых возмущений, о распределении плотности, о линиях тока.
Предложенный новый метод позволяет существенно расширить возможности визуализации газовых потоков. Визуализация импульсным разрядом позволяет представить динамику нестацио-
Г'
парного процесса перехода к турбулентному теченшо в донной области как процесс эволюции вихрей.
Цель работы.
Целью работы является выяснение возможностей применения импульсного объёмного разряда с УФ предыонизацнен импульсным излучением от плазменных листов (ЙОР) для визуализации нестационарных пространственных течений газа и исследование особенностей некоторых течении в ударной'трубе с использованием предлагаемого метода визуализации.
Задачами исследования являются: 1) выявление возможностей предложенного метода визуализации, апробация метода на различных газодинамических потоках; 2) исследование некоторых сверхзвуковых течений с использованием метода.
Научная новизна.
Визуализация нестационарных газодинамических процессов импульсными объёмными разрядами ранее не осуществлялась. Обоснована применимость импульсного объёмного разряда с предыонизацией импульсным излучением от плазменных листов для визуализации нестационарных пространственных течений газа.
С использованием нового метода осуществлена многоракурсная визуализация пространственных нестационарных течений, возникающих при дифракции ударных волн (УВ) на сложных моделях, в том числе - элементов течения, недоступных для визуализации любым другим методом.
Впервые: обнаружены''моды пространственных колебаний вихревого тороидального кольца при дифракции УВ на трёхмерном прямоугольном уступе; исследована релаксация градиентов плотности вихревой области; исследована динамика и расслоение тороидального вихря, возшпсающего в области выемки в донной части конуса; визуализирована трёхмерная волна торможения.
Практическая ценность.
Предложенный метод может быть использован для дальнейших исследований нестационарных пространственных течении с неоднородностями плотности, в том числе элементов течений, не допускающих просвечивания.
Полученные результаты по динамике пространственной вихревой области в донных областях необходимо учитывать при расчётах воздействия, оказываемого ударными волнами на соответ-ствующне элементы конструкций. Эти результаты также представляются важными для верифнкащш методов и программ численного моделирования трёхмерных задач нестационарной газовой динамики.
Достоверпость результатов.
Для обоснования достоверности результатов, получаемых с использованием метода визуализации ИОР проведён специальный комплекс экспериментов, доказавших: 1) соответствие интегральной регистрируемой картины распределения свечения мгновенному изображению в любой момент за время экспозиции; 2) возможность регистрации быстропротекагощих процессов (время свечения всех элементов потока много меньше характерных газодинамических времён).
Защищаемые положения.
-
Обоснование применимости ИОР для визуализации нестационарных пространственных течений газа, в том числе элементов течений, недоступных для исследования любым другим методом. Анализ возможностей метода визуализации ИОР.
-
Апробация метода' визуализации ИОР. Многоракурсная регистрация течений с плоскими УВ и с возмущениями при импульсной объёмной ионизации.
3. Динамшса пространственных вихревых течений, возни
кающих при дифракции УВ на трёхмерных уступах.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на XVI Научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография, фото-инка и метрология быстропротекагощих процессов". Москва, 1993; конференции "Физика и техника плазмы". Минск, 1994; III Межгосударственном симпозиуме по радиационной плазмодннампке. Москва, 1994. VI, VII, VIII конференциях по физике газового разряда (1992 - 1996 гг.); III межгосударственной научно - технической конференции "Оптические методы исследования потоков". Москва, 1995. 1-й междунаро;шой конференции по соплам и струям Москва,
1995; международном семинаре "Оптические методы и получение информации в исследовании потоков", Лондон, 1996.
Публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1-Ю].
Структура работы.
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы из 71 наименования. Работа изложена на 100 страницах и включает в себя 22 рисунка, 2 таблицы.