Интенсификация процессов смешения сверхзвуковых струй в канале со сверхзвуковой скоростью течения

• Автор: Чернышев, Александр Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 214 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ СМЕШЕНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ ПОТОКОВ В КАМЕРАХ СМЕШЕНИЯ ГЛА
1.1 Воздухозаборники и течения реализуемые в них
1.2 Камеры сгорания. Основные конструктивные решения и общие свойства течений, реализуемых в них
1.2.1 Краткий обзор некоторых конфигураций камер сгорания..
1.2.2 Свойства и особенности течения в камерах сгорания (смешения)2
1.2.3 Методы интенсификации смешения в камерах сгорания
ГЛАВА 2 ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ
ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Описание экспериментальной установки
2.2 Модель и ее размещение в рабочей части аэродинамической трубы..
2.3 Средства измерения и первичная обработка результатов
2.4 Вторичная обработка результатов измерений
2.5 Достоверность полученных данных
2.6 Методика определения качества смешения
2.6.1 Определение качества смешения посредством оценки изменения величины относительного среднеквадратического отклонения температуры
2.6.2 Определение качества смешения в канале модели ГРПД посредством оценки величины распространения транспортабельного субстанта (температуры)
ГЛАВА 3 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ В КАМЕРЕ
СМЕШЕНИЯ
3.1 Особенности течения, формирующегося на входе в камеру смешения
3.2 Особенности течения в канале без выдува струй
3.2.1 Анализ поверхностных пиний тока
3.2.2 Распределение статического давления и чисел Маха
3.3 Течение в камере смешения со вдувом сверхзвуковых струй
3.3.1 Анализ поверхностных линий тока
3.3.2 Распределение статического давления и чисел Маха
3.4 Особенности распространения струй в камере смешения
модели
ГЛАВА 4 КАЧЕСТВО СМЕШЕНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ СТРУЙ В МОДЕЛИ

4.1 Качественные характеристики смешения
4.1.1 Анализ температурных полей
4.1.2 Анализ изменения температуры на осях струй
4.2 Количественные оценки степени смешения струй
4.2.1 Анализ неравномерности полей температуры и определение качества смешения по изменению величины среднеквадратических отклонений параметровро/рсои ТДТк
4.2.2 Количественная оценка эффективности смешения по относительному среднеквадратическому отклонению температуры
4.2.3 Оценка качества смешения по критерию, характеризующему распространение тепла
4.3 Оценка эффективности исследуемых способов интенсификации смешения
4.3.1 Гидравлические потери в зоне смешения
4.3.2 Потери удельного импульса
4.4 Сравнение результатов численного расчёта и эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВУ - входное устройство;
ГЛА - гиперзвуковой летательный аппарат;
ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель; ГПД - гиперзвуковой прямоточный двигатель;
ГРПД - гиперзвуковой ракетно-прямоточный двигатель;
ЗОТ - зона обратных токов;
ИТПМ СО РАН - институт теоретической и прикладной механики;
КС - камера смешения;
ЛА - летательный аппарат;
ПВРД — прямоточный воздушно-реактивный двигатель;
РПД - ракетно-прямоточный двигатель;
СУ - силовая установка;
ЦИАМ - центральный институт авиационного моторостроения;
В настоящее время можно выделить следующие методы воздействия на струю с целью интенсификации процесса смешения:
1. Прямое воздействие на форму вытекающей струи, путём профилирования сопел для её подачи, или установки специальных насадков или интерцепторов, возмущающих исходную струю;
2. Воздействие на струю с помощью скачка уплотнения;
3. Профилирование пилона для подачи водорода таким образом, чтобы организовать интенсивные вторичные перетекания, обеспечивающие конвективный механизм перемешивания;
4. Использование закрутки струи;
5. Использование нестационарных эффектов, включая акустическое воздействие на струю.
Следует отметить, что при исследовании интенсификации смешения с помощью вышеперечисленных методов воздействия на инжектируемый поток, можно условно выделить следующие механизмы: увеличение поверхности смешения; управление процессом образования завихренности в потоке и вторичных течений; воздействие на степень устойчивости течения; воздействие на интенсивность турбулентности и на скорость порождения энергии турбулентности, а также на крупно- и мелкомасштабную структуру турбулентности.
Эксперименты не дают прямого ответа на особую перспективность только одного из этих методов.
Инициирование продольного вихря или системы вихрей зубообразной насечкой, расположенной в расширяющейся части соплового устройства или на близком расстоянии от него детально рассматривается в [100 -к 105]. В [100] основной акцент делается на изучение механизма формирования вихря. Исследуется его интенсивность в зависимости от положения в расширяющейся части сопла Лаваля. В работе показано преобладающее влияние на более активное размывание ядра струйного течения совместного воздействия волновой структуры, возникающей при обтекании зубца расширяющимся потоком и продольного вихря, порождаемого волной сжатия.