Взаимодействие сверхзвуковой струи газа с поверхностью в вакууме в переходном режиме

• Автор: Суслов, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы. Приближенные
методы расчета
1.1. Особенности истечения газа из сопла в вакуум
1.2. Приближенные методы расчета газодинамических параметров струи газа, истекающего из сопла в вакуум
1.3. Взаимодействие струи газа с преградой в вакууме в переходном режиме обтекания
1.4. Приближенные методы расчета взаимодействия струи с преградой в вакууме в переходном режиме обтекания
1.5. Выводы
Глава 2. Математическая модель струи газа, истекающего из сопла
в вакуум
2.1. Модель течения в начальной области струи
2.2. Модель течения в приосевой области струи
2.3. Модель течения в центрированной волне разрежения
2.4. Учет влияния пограничного слоя сопла
2.5. Учет влияния нарушения равновесия поступательных степеней свободы молекул газа
2.6. Алгоритм расчета параметров струи газа, истекающего из сопла в вакуум. Сравнение результатов расчетов с теоретическими и экспериментальными данными
2.7. Оценка границы применимости континуальных методов расчета в периферийной области струи
2.8. Выводы
Глава 3. Силовое взаимодействие струи газа с бесконечной преградой в вакууме в переходном режиме
3.1. Методика расчета нормальных и касательных напряжений
на поверхности бесконечной преграды
3.2. Методика определения режима взаимодействия
струи с поверхностью
3.3. Анализ результатов расчета
3.4. Выводы
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

х,у,г - декартовая система координат, связанная с центром среза сопла; г,ф - полярная система координат, связанная с кромкой сопла;
г1,ф1 - полярная система координат, связанная с некоторой точкой на
оси струи;
со - показатель степени в законе изменения вязкости от температуры; Я - газовая постоянная;
у - показатель адиабаты газа;
М - число Маха;
0 - угол наклона вектора скорости к оси сопла;
р - давление;
р - плотность;
Т - температура;
ЦХ - скорость направленного движения молекул;
Я - полная энтальпия;
А - энтропия;
X - коэффициент скорости;
ц - динамическая вязкость;
5 - толщина пограничного слоя;
те - молекулярный вес;
Я - массовый расход;
V - частота столкновений молекул;
а - угол Маха (гл: 2), коэффициент аккомодации (гл. 3);
Тс - температурный фактор сопла;
Тп - температурный фактор преграды;
Фтах “ максимальный угол разворота потока на кромке сопла, рассчитанный по формуле Прандтля-Мейера Рул - удельная тяга;

текания тела равномерным потоком [114], а во-вторых, предельные значения Р достаточно сильно различаются между собой (свободномолекулярное значения Р может быть в несколько раз быть больше континуального). Поэтому такая оценка давления может привести к существенной ошибке.
В настоящее время в инженерной практике достаточно широкое распространение получил полуэмпирический метод расчета аэродинамических характеристик тел, находящихся в равномерном потоке газа, основанный на ГЛВ [115]. Главное достоинство этого подхода заключается в том, что он позволяет рассчитывать силовое воздействие набегающего потока на тела различной формы в континуальном, переходном и свободномолекулярном режиме обтекания. Однако использование существующих алгоритмов расчета в струйных задачах требует обоснования, так как, несмотря на качественное подобие в распределении нормальных напряжений на преграде, имеются и принципиальные отличия, которые связаны, прежде всего, с распределением касательных напряжений на преграде, находящейся под малым углом к оси сопла. Несмотря на это можно выделить два основных подхода [116, 117], которые позволяют оценить силовое воздействие струи на преграды различной формы на основе информации, полученной для случая обтекания тела равномерным потоком.
В первом подходе струйное течение заменяется эквивалентным равномерным потоком. Д.ля аппроксимакции нормальной Рп и касательной Рх составляющей импульса, действующего на элементарную площадку сЬ, используются формулы свободномолекулярного приближения [118] с коэффициентами Ал, Аг, ц, зависящими от режима обтекания:
Здесь 0 - угол между вектором массовой скорости набегающего потока и норма-