Расчетно-экспериментальное исследование взаимодействия газовых потоков с проницаемыми границами

• Автор: Синявин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Реализация метода волновой диагностики
1.1 Постановка задачи. Основные теоретические предпосылки к проектированию экспериментальной установки ВДГМ
1.2 Экспериментальная установка ВДГМ
1.2.1 Схема установки
1.2.2 Порядок проведения эксперимента
1.2.3 Тестирование измерительной системы
1.3 Результаты экспериментов
1.3.1 Объект испытаний, условия проведения экспериментов
1.3.2 Диагностика перфорированных пластин с известной геометрической проницаемостью
1.3.3 Диагностика материалов с неопределенной геометрической проницаемостью
1.3.4 Испытания в гелиевой среде
1.3.5 Экспериментальное определение закона проницаемости на околокритических и сверхкритических режимах взаимодействия
1.4 Диагностика виртуальных проницаемых материалов
1.4.1 Расчетная область, начальные данные, методика обработки результатов
1.4.2 Результаты расчетов
1.4.3 Пример применения соотношений соответствия
1.5 Выводы
2 Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания проницаемых экранов
2.1 Конструкция модели и условия экспериментов
2.2 Результаты экспериментов
2.3 Анализ результатов
2.4 Численное моделирование
2.4.1 Постановка задачи, расчетная область, способ численного моделирования
2.4.2 Результаты расчетов
2.5 Выводы
3 Расчетно-экспериментальный метод определения граничных функций запирания при наклонном взаимодействии газового потока с проницаемой поверхностью
3.1 Постановка задачи
3.2 Экспериментальные модели
3.3 Результаты экспериментов
3.4 Постановка и результаты вычислительного эксперимента
3.5 Примеры применения построенных граничных условий
3.5.1 Аэродинамические характеристики проницаемой пластинки
3.5.2 Симметричное обтекание проницаемого клина
3.5.3 Обтекание угла расширения
3.5.4 Сверхзвуковое обтекание проницаемого конуса
3.5.5 Некоторые обобщения
3.6 Выводы
4 Дозвуковое обтекание тандема проницаемого и сплошного дисков
4.1 Экспериментальная модель, условия эксперимента
4.2 Результаты экспериментов
4.2.1 Осесимметричное обтекание тандемов сплошных дисков
4.2.2 Влияние проницаемости переднего диска
4.2.3 Исследование влияния угла атаки
4.3 Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Задача о взаимодействии газовых потоков с проницаемыми телами возникает во многих актуальных приложениях газовой и волновой динамики.
Управление течениями с помощью перфорированных границ: в [23, 93] рассмотрены вопросы создания неотражающих перфорированных стенок в аэродинамических трубах и др. каналах; в [100] исследуются асимптотические законы развития возмущений при течениях газа в окрестности отверстий и вырезов на обтекаемых твердых границах; использование проницаемого участка поверхности и полости под ним, расположенных в окрестности основания скачка уплотнения на профиле при трансзвуковом обтекании, позволяет снизить интенсивность скачка уплотнения и волновое сопротивление крылового профиля [106].
Уменьшение интенсивности аэродинамических следов, управление неоднородными турбулентными течениями путем преобразования крупномасштабной турбулентности в мелкомасштабную, влияние проницаемости стенок тел на акустические поля: в [72, 87] экспериментально исследуются аэродинамические следы за проницаемым диском, пластиной и др. перфорированными препятствиями;: в [88] анализируется преобразование линейного сдвигового профиля скорости при; просачивании среды через проницаемую перегородку; в [91, 95] оценивается влияние проницаемости стенок на поглощение и преобразование акустического шума, в частности; рассматриваются возможности полезного влияния перфорированных кромок сопел и др. поверхностей на генерацию (снижение интенсивности) акустического шума до- и сверхзвуковых струй, [96].
Аэродинамика парашютных систем: естественная тканевая и искусственная
конструктивная проницаемости купола парашюта являются давно применяемым в технике способом управления (сопротивлением) и стабилизации обтекания разомкнутых гибких оболочек, обращенных полостью навстречу потоку, в [52]; в [19] рассмотрены вопросы численного моделирования проницаемого купола парашюта без учета сжимаемости среды; в* [29] исследованы вопросы . формообразования гибкой проницаемой оболочки в сверхзвуковом потоке газа; в [35] представлены обширные экспериментальные данные об обтекании тел типа купола парашюта в следе за головным телом, выявлены различные схемы течения (закрытая и открытая), изучены аэродинамические и термодинамические характеристики обтекания купола в том числе, следе с учетом проницаемости; в [53] выполнен расчет течения в ударном слое перед вогнутым проницаемым экраном в равномерном сверхзвуковом потоке на основе предположения о запирании в отверстиях

1.3.3 Диагностика материалов с неопределенной геометрической проницаемостью
В отличие от рассмотренных выше перфорированных пластин, для большинства тканых и пористых материалов со сложной структурой пористости коэффициент геометрической проницаемости есть трудно определимая и зачастую малоинформативная величина. Здесь мы применим сформулированную выше рекомендацию использовать число Маха запирания М,, как наиболее адекватную комплексную характеристику проницаемости материала. В качестве примера взят тканый материал, образец которого показан на рис. 1.19.
Как и в случае тонких металлических перфорированных образцов, при испытаниях на установке ВДГМ тканого материала наблюдаются упругие колебания проницаемой перегородки, приводящие к паразитным искажениям осциллограмм давления на переменном участке (рис. 1.20), однако это не мешает четко определять предельное (критическое) число Маха м„-уМ.=> 0.07 (рис. 1.21). Подставляя значение М. в формулу 1.16, можно найти эффективный геометрический коэффициент проницаемости данного материала £ « 0.12.