Силовое и тепловое взаимодействие сильно недорасширенной струи газа с твердой поверхностью

• Автор: Вознесенский, Эрих Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 219 c. : ил

Глава 1. Оборудование, условия проведения экспериментов,
методика исследований
1.1. Краткая характеристика экспериментальной установки, условия проведения экспериментов
1.2. Средства измерения основных параметров, сопла, модель
1.3. Визуализация картины течения
1.4. Методика измерения давления
1.5. Методика измерения тепловых потоков
1.5.1. Характеристика применяемых методов
1.5.2. Особенности применения метода вспомогательной стенки для измерения распределений тепловых потоков,сильно неоднородных по плотности
1.5.3. Погрешность,обусловленная искажениями теплового поля измерительного слоя проводами дифференциальной термопары
1.5.4. Исследование погрешности,связанной с растеканием тепла в измерительном слое
1.5.5. Тепловая инерция метода вспомогательной стенки
1.5.6. Методика визуализации распределения теплового потока
Глава 2. Исследование силового воздействия сильно недорасширенной струи на плоскую преграду
2.1. Обзор литературы по силовому взаимодействию струи
с твердой поверхностью
2.2. Распределение давлений по плоской поверхности, параллельной оси струи

2.3. Сравнение результатов измерений и расчетов динамической нагрузки приближенными методами
2.4. Представление распределений давления по плоской поверхности,параллельной оси сильно недорасширен-ной струи, в критериальном виде
2.5. Конфигурация ударной волны, возникающей при "боковом" взаимодействии сильно недорасширенной
струи с преградой
Глава 3. Тепловое воздействие сильно недорасширенной
струи на плоскую преграду
3.1. Обзор публикаций по тепловому воздействию сильно недорасширенной струи на поверхность преграды
3.2. Распределения тепловых потоков по плоской преграде, параллельной оси сильно недорасширенной струи низкой плотности (холодная стенка сопла)
3.3. Методика "псевдокритической" точки и методика эквивалентного цилиндра: сравнение данных расчета и эксперимента (холодная стенка сопла)
3.4. Приведение данных для холодной стенки сопла к обобщенному виду
3.5. Влияние температурного фактора стенки сопла на распределение тепловых и силовых нагрузок по преграде
Заключение
Литература

Проблема взаимодействия сильно недорасширенных струй с примыкающими поверхностями рождена интенсивным развитием ракетно-космической техники. Разделение ступеней ракетоносителей, маневрирование космических аппаратов (КА) во время полета (связанное со стыковкой и расстыковкой КА, изменением ориентации корабля, его орбиты и т.п.), взлет КА с поверхностей планет с разреженной атмосферой и посадка на них, как правило, сопровождаются нежелательным динамическим и тепловым воздействием выхлопных струй двигателей корабля или ракеты на элементы их конструкций. Умение правильно учитывать эти эффекты имеет немаловажное значение с точки зрения рациональной компоновки корабля, улучшения его весовых и теплозащитных характеристик. Названная проблема, таким образом, относится к числу наиболее актуальных в современной аэрогазодинамике. Сложность ее состоит в том, что любая задача здесь (кроме случая нормального осесимметричного натекания) трехмерна, набегающий поток является градиентным и может содержать участки с различными режимами течения газа (от континуального вблизи сопла - источника струи до переходного и даже свободно-молекулярного в периферийных частях струи), течение в возмущенной области имеет смешанный характер (с до- и сверхзвуковыми зонами), решение зависит от большого числа параметров, в том числе от формы обтекаемой поверхности, ее ориентации относительно сопла и удаленности от него. Теоретические или численные исследования данной проблемы по указанным причинам чрезвычайно затруднены, имеющиеся методики расчета динамических и особенно тепловых нагрузок на поверхность несовершенны. Поэтому роль эксперимента в данной ситуации становится определяющей. Однако здесь также есть свои немалые трудности. Систематические натурные исследования

Таблица 1
Сравнение приближенных и точных значений погрешности вследствие растекания тепла в измерительном слое для плоской задачи с тепловым потоком вида (1.33).

-£гг -£г/> £г/г/вгг ~£гт 1: , <%£?/ -2’°
1*10-2 0,0330 0,0504 1,527
0,0327 0,0533 1?630 2*10“2 0,0897 0,2015 2,246
0,05 0,0530 0,1200 2,264 3*10-2 0,1238 0,4543 3,662 0,03
0,0645 0,2133 3,307 4* КГ2 0,1455 0,8059 5,539
0,0701 0,3333 4,755 5*10-2 0,1638 1,2592 7,687

Iг10-2 0,0336 0,0383 1,140
0,0390 0,0446 1,144 2*10-2 0,0966 0,1533 1,587
0,07 0,0632 0,1004 1,589 3*10-2 0,1504 0,3450 2,294 0,04
0,0892 0,1786 2,002 4*Ю~2 0,1910 0,6133 3,211
0,1116 0,2790 2,500 5*10-2 0,2233 0,9582 4,291
1*10-2 0,0310 0,0267 0,861
0,0267 0,0267 1,000 2*10-2 0,0883 0,1067 1,208
0,0566 0,0600 1,060 3*10-2 0,1449 0,2400 1,656 0,05
0,0887 0,1067 1,203 4*10-2 0,1919 0,4267 2,224
0,1201 0,1667 1,388 5*10-2 0,2294 0,6668 2,907