Аэродинамический нагрев тупиковой полости в набегающем потоке

• Автор: Шпаковский, Денис Данилович
• Шифр специальности: 05.07.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 180 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения

Введение

1. Анализ состояния проблемы и постановка задачи исследования

1.1. Стационарные вихревые течения в тупиковых полостях

малой глубины

1.2. Нестационарные течения в глубокой тупиковой полости.

Резонансные автоколебания

1-3- Постановка задачи исследования

1-4. Выводы по главе
2. Экспериментальные исследования аэродинамического нагрева тупиковых полостей
2.1. Программа экспериментальных исследований
2.2. Экспериментальное оборудование и схема проведения опытов
2.3. Погрешности измерительных устройств
2.4. Анализ полученных результатов экспериментальных исследований
2.5. Выводы по главе
3. Теоретическое исследование процессов в тупиковой полости
3.1. Физическая модель явления
3.2. Колебания давления внутри полости
3.3. Течение на входе в полость

3.4. Связь параметров колебательного процесса с течением на
входе полости
3.5. Передача энергии внутрь полости и ее трансформация
3.6. Теплообмен полости с окружающей средой
3.7. Результаты расчетов и сопоставление с экспериментами
3.8. Выводы по главе
4. Эффект взаимодействия полости и потока в технике
4.1. Тупиковая полость как элемент конструкции ЛА
4.2. Применение глубокой полости
4.3. Выводы по главе
Общие выводы и заключение
Библиография
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
t - время, с;
х, у - координаты, м;
а, b - стороны сечения, м;
/ - характерный размер, м; d3 - эквивалентный диаметр, м;
LT - длина полости по оси, м;
Lj - относительная длина полости, Lj = ZT /dэ ; г - радиус, м;
1и - путь смешения, м;
S - толщина пограничного слоя, м;
5** - толщина потери импульса пограничного слоя, F - площадь, м2;
(р - угол среза входных кромок полости, °; ait) - угол атаки, °;
/ - частота, Гц; со - круговая частота, с v - период колебаний, с;
1Р - инвариант Римана; ф - функция тока;
Q - величина завихренности, с'1; v - скорость, м/с; с - скорость звука, м/с; р- плотность, кг/м3; р - абсолютное давление, Па;
'Г - абсолютная температура, К;
Исследование цилиндрических и конических тупиковых полостей было осуществлено авторами работ [41, 42]. Эксперименты с
цилиндрическими полостями были проведены в диапазоне чисел М = 3.2
4.0 и полного давления Р* = 0.686... 9.8 ] мПа. Колебания давления внутри полости создавались источником внешней нестационарности в виде недорасширенной сверхзвуковой струи, истекающей из сопла. Изменение параметров потока на входе в полость достигалось путем изменения расстояния между срезом сопла и входом в полость, изменением соотношения диаметров среза сопла и диаметра полости, а также изменением полного давления перед срезом сопла. Помимо рассмотренных выше эффектов взаимодействия набегающего потока и полости, было установлено, что низкочастотные колебания сопровождались высоким значением амплитуды колебаний давления и более низкой интенсивностью нагрева чем при высокочастотных колебаниях. При дозвуковом обтекании полости [22, 23] было отмечено, что высокочастотные колебания сопровождаются более низкой интенсивностью нагрева. Кроме того, было выявлено, что существенное влияние на величину нагрева газа сверх температуры торможения в полости Л7’* оказывает изменение площади проходного сечения полости по ее длине. Изменение площади в случае конической полости осуществлялось по линейному закону в зависимости от угла конуса, для цилиндрической полости - внезапное сужение (составная полость с различными диаметрами цилиндрических участков). В составной полости нагрев газа у дна проходит более эффективно как при высокочастотных, так и при низкочастотных колебаниях, и превышает в одних и тех же условиях нагрев в обычной цилиндрической полости. В конической полости частота колебаний, как правило, в 2 раза выше частоты в цилиндрической полости. Было показано, что температура у вершины конической полости с углом образующих 3.5° выше в 2.5 раза, чем в цилиндрической с одинаковой