Исследование волновых процессов в гиперзвуковых и сверхзвуковых сдвиговых течениях

• Автор: Миронов, Сергей Григорьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 374 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ ..
Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИПЕРЗВУКОВЫХ И СВЕРХЗВУКОВЫХ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ ^
§ 1. Обзор исследований волновых процессов в высокоскоростных 2 Ч
гиперзвуковых пограничных и ударных слоях
§2. Обзор исследований волновых процессов в гиперзвуковом
ламинарном следе
§3. Обзор исследований волновых процессов в сверхзвуковых и
гиперзвуковых струйных течениях
§4. Проблемы диагности гиперзвуковых течений НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ Ч
§5. Проблемы создания контролируемых возмущений в гиперзвуковых течениях НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
§6. Выводы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ДИАГНОСТИКИ Г
§ 1. Гиперзвуковая аэродинамическая труба Т-327А Г <

1.1. Газодинамический тракт установки
1.2. Электронно-пучковая система Г
§2. Метод измерения средней скорости по сносу светящейся метки Ь С
2.1. Схема и аппаратура для измерений >
2.2. Влияние различных факторов на точность измерений Б Б
§3. Метод измерения средней плотности и пульсаций плотности в гиперзвуковом потоке азота по электронно-пучковой флюоресценции Ь
3.1. Оптическая система Ь
3.2. Методика обработки сигналов оптической системы регистрации

3.3. Методика восстановления средней плотности для плоских пограничных течении
3.4. Методика восстановления поля пульсаций плотности в плоских

пограничных течениях °
3.4.1. Двумерные возмущения ПЛОТНОСТИ ^
3.4.2. Трехмерные возмущения плотности % Ч
3.4.3. Колебания стационарных газовых неоднородностей У®
3.5. Методика восстановления средней плотности для плоских и осесимметричных следовых и струйных течений 'З
3.6. Методика восстановления поля пульсаций плотности в плоских и осесимметричных следовых и струйных течениях
3.7. Томографический метод измерения средней плотности в трехмерных течениях
/у -J
3.7.1. Схема томографических измерений > т
3.7.2. Вывод уравнения, связывающего изменение плотности газа с

измеряемыми токами L
3.7.3. Восстановление профиля электронного пучка ^'
3.7.4. Алгоритм реконструкции томограммы
3.7.5. Предварительная обработка данных у<
3.7.6. Результаты томографического восстановления и их обсуждение ДУУ
§4. Измерение пульсаций плотности акустическим зондом У У
4.1. Принцип действия и конструкция зонда
4.2. Связь между пульсациями давления за прямым скачком и

пульсациями плотности во внешнем потоке '•*-
§5. Метрологические характеристики потока аэродинамической трубы Т-327А
5.1. Средние характеристики потока у2Ъ
5.2. Пульсационные характеристики потока 726'
§6. Метод и устройство генерации искусственных возмущений в гиперзвуковых потоках низкой плотности

6.1. Газодинамические методы генерации возмущений
6.2. Конструкция свистка и методика измерений ^
6.3. Результаты измерений характеристик пульсаций в полости
свистка 7
6.4. Условия возбуждения автоколебаний в полости свистка
6.5. Характеристики пульсаций во внешнем течении уз#
§7. Выводы 1ЧЪ
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ГИПЕРЗВУКОВОМ УДАРНОМ СЛОЕ У 7<Г
§ 1. Исследование развития естественных возмущений в ударном слое 7 Ч5~ на пластине

1.1 Модели и методика проведения измерений '
1.2. Поле средней плотности. Сопоставление с результатами
численного моделирования 7 7'
1.3. Характеристики возмущений в ударном слое 757Г §2. Развитие контролируемых возмущений в ударном слое на
пластине
2.1 Методика введения возмущений в ударный слой па пластине
2.2. Описание модели
2.3. Аппаратура и методика измерений /ІУ
2.4. Результаты измерений у у? д §3. Выводы
Глава 4. РАЗВИТИЕ ВОЗМУЩЕНИЙ НА ПРОДОЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ В ГИПЕРЗВУКОВОМ УДАРНОМ СЛОЕ НА ПЛАСТИНЕ 20
§ 1. Методы измерений 2-0
§2. Результаты измерений 2. о5"

- Взаимодействие возмущений с элементами волновой структуры неизобарической струи и, как следствие, излучение звука в окружающую среду;
- Распространение звуковых волн в направлении сопла;
- Генерация возмущений в сдвиговом слое струи.
Эти четыре этапа образуют цикл автоколебательной системы, источником энергии которой является кинетическая энергия струи. Последние три этапа образуют цепь обратной связи, синхронизующей генерацию и распространение возмущений в автоколебательной системе.
В дальнейшем последовал большой цикл экспериментальных работ, направленных на получение количественных характеристик явления по ряду частных вопросов. Систематические и обширные экспериментальные исследования были выполнены и в России [52-56], где было впервые показано, что интенсивность автоколебаний зависит от размера экрана-отражателя, расположенного вблизи сопла. В этих работах были предложены модели и соотношения для оценки влияния экрана-отражателя на дискретный тон и более точные, чем в [47] модельные представления для расчета направленности акустического излучения на основе представления о дипольном характере источников ДТ струи. Ряд вопросов, связанных с характеристиками дискретного тона струй, был исследован сотрудниками ЦАГИ, ЦИАМ и ЛГУ, результаты которых опубликованы в работах [57-60]. Большой цикл экспериментальных работ по исследованию фазовых характеристик возмущений в струе при наличии дискретного тона был выполнен в ИТПМ СО РАН [61, 62]. Наиболее полный обзор исследований, выполненных в СССР до 88-го года и посвященных вопросу генерации дискретного тона сверхзвуковыми струями, приведен в [63].
Вслед за экспериментальными работами появились теоретические работы [64, 65], в которых были получены инкременты возмущений в струе как функции числа Струхаля колебаний и числа Маха сопла. Среди ранних