Магнитогазодинамическое управление теплообменом на поверхности тела в сверхзвуковом потоке

• Автор: Попов, Павел Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение

Обзор литературы

1. Магнитогазодинамнческое управление теплообменом на

поверхности тела в сверхзвуковом потоке

2. Измерение тепловых потоков в газодинамическом

эксперименте

3. Заключение

Глава 1. Экспериментальная установка и исследуемые

модели

1.1. Введение

1.2. Экспериментальная установка и модели для исследования
теплообмена при мгд воздействии на сверхзвуковое течение
1.3. Экспериментальная установка для изучения особенностей
измерения с помощью ГДТГ1 импульсных тепловых потоков малой плотности
1.4. Заключение
Глава 2. Расчёт теплового потока по сигналу ГДТП при
импульсном тепловом воздействии
2.1. Введение
2.2. Анализ особенностей работы ГДТП при импульсном
тепловом воздействии
2.3. Методика обработки сигнала ГДТП
2.4. Проверка методики в газодинамическом эксперименте
2.5. Заключение

Глава 3. Измерение с помощью ГДТП импульсных тепловых потоков малой плотности в газодинамических
экспериментах
3.1. Введение
3.2. Особенности измерения с помощью ГДТП импульсных тепловых потоков малой плотности
3.3. Результаты измерений теплового потока
3.4. Заключение
Глава 4. Магнитогазодинамическое управление
теплообменом на поверхности тела в сверхзвуковом потоке
4.1. Введение
4.2. Результаты оптической диагностики сверхзвукового течения
4.3. Результаты измерений теплового потока на поверхность моделей
4.4. Заключение
Заключение
Литература
Приложение А. Список обозначений
Приложение Б. Физические свойства

Введение
Актуальность работы Известно, что движение тела со сверхзвуковыми скоростями сопровождается сильным аэродинамическим нагревом его поверхности. Обязательным конструктивным элементом любого высокоскоростного летательного аппарата является тепловая »щита, предотвращающая его разрушение вследствие перегрева. В традиционных способах тепловой защиты, применяются абляционные материалы, которые постепенно сгорают и уносятся набегающим потоком газа, отводя тепло от поверхности летательного аппарата. Наряду с совершенствованием существующих способов, ведется поиск новых подходов к решению данной задачи. Учитывая, что нагретый газ вблизи поверхности сверхзвукового летательного аппарата частично ионизован, рассматриваются методы магнитной газодинамики как инструмент управления структурой обтекания и, соответственно, тепловыми потоками.
Эксперимента/! ы I ые исследован ия. посвящённые
магнитогазодинамическому (МГД) управлению сверхзвуковыми течениями, как правило, проводятся па установках импульсного действия, таких как ударные 'грубы. Наряду с известными преимуществами и удобством применения ударных труб, исследование МГД управления па установках такого типа сопряжено с некоторыми сложностями. Одной из них является создание сверхзвукового потока газа с высокой электрической проводимостью, достаточной для реализации эффективного МГД воздействия. Наличие сильного импульсного магнитного поля с индукцией, достигающей одного тесла, представляет определённую сложность для техники измерений. В частности, традиционные средства измерения тепловых потоков оказываются неприменимыми. Этим объясняется малое количество экспериментальных работ, посвящённых

Рис. 1.1. Схематическое изображение основных частей экспериментальной установки.
от ударной трубы тонкой пластиковой диафрагмой, перекрывающей вход в сопло. В момент отражения ударной волны от торца рабочей секции, диафрагма разрушается и происходит запуск сверхзвукового сопла, имеющего размеры 75x95 мм и расположенного внутри рабочей секции (3).
В основном объёме экспериментов, если это не оговорено особо, в качестве рабочего газа применялся азот. Параметры газа на входе в сопло формировались при отражении ударной волны от торца трубы (см. рис. 1.1) и рассчитывались по измеренной скорости ударной волны. Диапазон чисел Маха падающей ударной волны находился в пределах М = 3.4 —~ 5.6. Параметры газа на выходе из сопла определялись по формулам одномерного изэнтропического расширения и изменялись в следующих пределах: температура Т = 600 -5- 800 К, давление Р = 4 -г 9 кПа, плотность р = 0.02 -г- 0.06 кг/м . Параметры течения выбирались из расчёта, чтобы число Маха на выходе из сопла было примерно постоянным и составляло М « 4. Общая длительность сверхзвукового течения газа составляла і « 1.5 мс.