Вопросы локального моделирования термохимического взаимодействия высокоэнтальпийных потоков газов с поверхностью

• Автор: Колесников, Анатолий Федорович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил

РОССИЙСКАЯ ' НФз'ІіИОШ'СА
Cj 1У1 Об ~ S ~~
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТАЛИТИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КАК ЗАДАЧА ПЕРЕНОСА ЛАБОРАТОРНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛООБМЕНУ НА УСЛОВИЯ ГИПЕРЗВУКОВОГО ПОЛЕТА
1.1. Исследования каталитичности ТЗМ в потоках диссоциированных газов
1.2. Взаимосвязь задач восстановления каталитичности ТЗМ и термохимического моделирования
1.3. О преимуществах дозвуковых течений для исследования
каталитичности материалов
1.4. Задачи численного моделирования дозвуковых высокоэнтальпийных
течений
ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ПЛОСКИМ ТОРЦОМ (ПЛОСКОСТИ) ДОЗВУКОВОЙ СТРУЕЙ ВЯЗКОГО ДИССОЦИИРОВАННОГО ГАЗА
2.1. Постановка задачи
2.2. Струйное обтекание цилиндра нереагирующим газом
2.3. Струйное обтекание цилиндрической модели диссоциированным азотом
2.4. Задача о натекании дозвуковой струи диссоциированного
азота на плоскость
2.5. Сверхравновесный нагрев каталитического участка поверхности теплозащитной плитки в дозвуковой струе диссоциированного газа
2.6. Особенности теплообмена при малых числах Маха и Рейнольдса

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ КОНЕЧНОЙ ТОЛЩИНЫ В ОКРЕСТНОСТИ КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ПОВЕРХНОСТИ, ОБТЕКАЕМОЙ ДОЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ ГАЗА
3.1. Уравнения пограничного слоя конечной толщины в переменных Дородницына
3.2. Асимптотический анализ уравнения импульсов при Яе-эсс
3.3. Постановка задачи о неравновесном пограничном слое конечной толщины
3.4. Верификация модели пограничного слоя конечной толщины
3.5. Градиент скорости и эффективный радиус в критической
точке осесимметричного тела, обтекаемого дозвуковым потоком
ГЛАВА 4. ТЕПЛООБМЕН И РАСЧЕТНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАТАЛИТИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ В ДОЗВУКОВЫХ ПОТОКАХ ДИССОЦИИРОВАННЫХ ГАЗОВ
4.1. Предварительные оценки теплового эффекта каталитической рекомбинации атомов в дозвуковом потоке диссоциированного воздуха
4.2. Метод карт тепловых потоков
4.3. Определение эффективной вероятности гетерогенной рекомбинации атомов в условиях влияния газофазных реакций на тепловой поток
4.4. Теплообмен и восстановление каталитичности поверхности в дозвуковых потоках диссоциированного воздуха и кислорода
4.5. Об оптимальных режимах эксперимента и точности определения у„
4.6. Механизм "аномального" увеличения теплового потока на поверхности титана при вдуве кислорода в неравновесный пограничный слой азота
ГЛАВА 5. КРИТЕРИИ ЛОКАЛЬНОГО ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПЕРЕНОС ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТА НА УСЛОВИЯ
ГИПЕРЗВУКОВОГО ПОЛЕТА
5.1. Задача локального аэротермохимического моделирования
5.2. Критерии локального термохимического моделирования в высокоэнтальпийных дозвуковых течениях
для случая моделирования в гипозвуковом (М«1) потоке теплопередачи при гиперзвуковом обтекании, а в работах (Колесников А.Ф., 1993, Kolesnikov A.F., 1993, 1995, 2000а) - для моделирования теплообмена в до- и сверхзвуковых высокоэнтальпийных потоках. Был выявлен масштабный фактор моделирования -отношение эффективных радиусов модели и тела - и установлен критерий выбора газодинамического режима моделирования при М<1 или М>1. Полученные и рассматриваемые в главе 5 критерии локального термохимического моделирования являются универсальными в широком диапазоне чисел Маха, но могут применяться фактически, если эффективные радиусы модели и тела известны в результате решений соответствующих гидродинамических задач обтекания модели и тела для условий эксперимента и полета. Эти критерии локального моделирования являются конструктивными и полными, поскольку позволяют однозначно перенести данные эксперимента на условия полета, т.е. указать высоту, скорость движения и радиус тела, либо прогнозировать условия эксперимента (энтальпию, скорость, давление в потоке установки) и вычислять нужный размер модели по траекторным параметрам и радиусу тела.
Итак, принципиально новым в нашем методе восстановления эффективных параметров каталитичности поверхности по тепловому потоку является то, что он разработан для экспериментов в дозвуковых потоках диссоциированных газов и включает методику переноса лабораторных данных по тепловым потокам и каталитичности ТЗМ на условия гиперзвукового полета. Теоретические аспекты метода включают следующие вопросы, которые разработаны автором настоящей диссертации:
• численное моделирование дозвуковых течений реагирующих газов и теплообмена для условий экспериментов на индукционных плазмотронах;
• численное восстановление параметров высокоэнтальпийных потоков по данным измерений тепловых потоков и скоростного напора;
• представление результатов численных расчетов в виде карт тепловых потоков и восстановление эффективных характеристик каталитичности поверхности на основе многопараметрического анализа экспериментальных данных по тепловым потокам в дозвуковых струях плазмотронов;