Введение к работе
Актуальность темы связана с тем.что в последнее время развитие ракетно-космической техники, необходимость з анализе аварийных ситуаций на электростанциях,задачи усовершенствования технологических процессов стимулировали интерес к импульсным струям. Подобные течения возникают при запуске ракетных двигателей .периодическом включении микродвигателей коррекции на космических летательных аппаратах, при аварийной разгерметизации емкостей и трубопроводов высокого давления.Важнейшими элементами данных течений являются крупномасштабные вихревые образования, которые определяют способность импульсных струй распространяться на =боль-шие расстояния и значительно увеличивают время установления стационарных распределений параметров, приводят к заметному ушире-ніш струй и перестройке в пространственных распределениях плотности по сравнению со стационарными. Именно поэтому для предсказания поведения импульсных струй в разль-лшх условиях истечения необходимо изучение физических механизмов образования, и развития крупномасштабных вихревых структур.
Целью данной диссертации было экспериментальное изучение основных закономерностей образования и развития вихревых структур в сверхзвуковых импульсных струях, истекающих из односошю-вых и многосопловых блоков,а также исследование влияния определяющих параметров истечения на законы движения и бокового расширения крупномасштабных вихрей, , пространственные распределения плотности в вихревых образованиях.
Научная новизна работы состоит в том,что:
-
Экспериментально изучены механизмы формирования вихревых структур, движущихся со сверхзвуковой скоростью в импульсных не-дорасширенных газовых струях. . '
-
Измерено распределение плотности в сверхзвуковом вихревом кольце, образующимся в головной части импульсной струи газа ь широком" диапазоне изменения температурного фактора. Получена аппррксимационные соотношения,описывающие в безразмерных кос'рди-натах закономерности движения крі .шомасштабного головного Еихря для импульсных струй, азота,углекислого газа.аргоно и гелия.
-
Найдено, что-, время установления стационарных распределений плотности в дальнем,поле струи определяется временем жизни круп-
номасштаоного головного вихря. Обнаружена; способность головного вихря распространяться на расстояния 50 диаметров выходного сечения сопла, что приводит к значительному увеличению дальнобойности нестационарной струи по сравнению со стационарной-а. Обнаружено,что поперечное взаимодействие вихревых структур в блочных струях приводит к расталкиванию соседних струй, причем угол между осями струй может достигать 23.. Установлено" образование в составной струе общей1 головной части,- представляющей собой крупномасштабный рихрь с боковыми выбросами' газа.
Практическая ценность работы; заключается в следующем: Обобщенные эмпирические зависимости,, описывающие движение стартовых ударных волн, вихревых .колец могут быть применены при проектировании космических летательных аппэратов, а'именно: при компоновке' взаимного расположения радиоантенн , оптических элементов и солнечных панелей по отношению к импулі-сно включаемым реактивным двигателям. Полученные общие закономерности развития импульсной струи можно использовать для анализа аварийных ситуаций -при разрыве емкостей и трубопроводов высокого' давления; разработки инженерных методик расчета импульсных . нагрузок, возникающих в подобных ситуациях, на элементы конструкций.
Полученный набор экспериментальных данных может быть использован для проверки имеющихся численных, аналитических методов расчета" импульсных сверхзвуковых струй и для п-строения новых математических моделей.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме "оптические методы в изучении динамики жидкости и твердых тел" (Либлис, Чехословакия, 1984 г.); VIII Всесоюзной конференции по динамике разреженных ruoOB (Москгл.1985 г.); XIV Всесоюзном семинаре по газовым струям (Новосибирск,1987 г.); V Международном симпозиуме по визуа-, лизации течений (Прага, Чехословакия, 1989 г.); Международном симпозиуме "Генерация крупномасштабных структур в сплошных ере--дах" (Пермь-Москва, 1990 г.), 17 Международном симпозиуме по динамике разреженного газа (Аахен,Германия,1990 г.); VIII Всесоюзной школе-семинаре,"Современные проблемы газодинамики и теплообмена и пути повышлшя эффективности энергетических установок" (KfjHpb, 1991 Г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатних работ.
Объем диссертации. Диссертация, состоит из введения и четырех глав. Работа изложена на 73 страницах машинописного текста, включает 90 рисунков и 3 таблицы, имеет список литературы из 53 наименований.