Численное решение задач о течении газа в устройствах с большим перепадом давления

• Автор: Подобряев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 c. : ил

— 2 <*•

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Описание разностных схем, применяемых для расчета двумерных задач газовой динамики и процессов распространения электронного пучка
§1. О методах численного решения задач газовой динамики
§2. Разностная схема второго порядка для решения двумерных нестационарных уравнений газовой динамики 16 §3. Построение схемы для расчета двумерных стационарных сверхзвуковых течений
§4. Численное моделирование процесса распространения
релятивистского электронного пучка
ГЛАВА II. Численное исследование взаимодействия ударной волны с телом, имеющим выемку, и сверхзвуковой
струи с преградой . .
§1. Краткий обзор работ по изучению взаимодействия сверхзвуковых потоков с вогнутыми телами и
преградами
§2. Численное решение задачи о дифракции ударной
волны на теле с цилиндрической выемкой
§3. Численное исследование характера взаимодействия недорасширенной сверхзвуковой струи с преградами в устройствах с большим перепадом давления
ГЛАВА III. Исследование вопросов, связанных с криогенной
откачкой плотных газовых потоков

§1. Постановка задачи об определении эффективности
импульсного криогенного насоса .
§2. Результаты расчетов эффективности крионасоса, работающего в импульсном режиме
§3. Исследование взаимодействия сверхзвукового потока с преградами в присутствии криогенной поверхности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ИЛЛЮСТРАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

В последние десятилетия значительно возрос интерес к использованию пучков элементарных частиц во многих областях научной и практической деятельности. Применения их разнообразны: физика атомного ядра и элементарных частиц, физика плазмы и твердого тела, генерация волн СВЧ и медицинские исследования, дефектоскопия и т.д. При увеличении мощности электронные пучки могут быть эффективным средством энергетического воздействия и использоваться для высокоскоростной сварки и резки металлов, в горнопроходческих работах. В связи с этим представляет интерес взаимодействие пучков со сплошной газовой средой при выводе их в атмосферу.
Если первые из перечисленных применений изучались давно и здесь уже накоплен достаточный опыт в решении различных задач, то в проблеме вывода еще много нерешенных вопросов. Существуют только отдельные экспериментальные работы шьмь посвященные этой задаче.
Вывод пучка через мембраны оказывается нереальным при увеличении плотности мощности пучка из-за перегрева мембран. В ряде работ в таких случаях используются продольные или поперечные сверхзвуковые завесы ([3],[4]), которые могут разделять
области с давлением порядка единиц торр и атмосферу. Пучки же
получают при давлениях остаточного газа около 10"°- 10“ торр,
поэтому должна существовать система транспортировки электронов
из вакуума в область высокого давления- устройство вывода, в

котором осуществлялся бы перепад в 10 - Ю раз.
Важную роль при создании устройств вывода играет изучение возникающего в них течения газа. Требуют своего рассмотрения

В работах [ 67], [68^ исследовался переход от маховского отражения к регулярному на вогнутых цилиндрических поверхностях- В [67] описаны эксперименты по нестационарному отражению плоской ударной волны в углекислом газе от вогнутой поверхности, представляющей четвертую часть внутренней поверхности цилиндра. Показано, что на отраженной волне могут возникнуть две тройные точки.
В Г 68] зарегистрировано образование пары вихрей внутри цилиндрической выемки за отраженной от нее ударной волной. От- . мечено, что вихри образовывались в результате маховского отражения ударной волны от стенок выемки. Большие размеры моделей, помещавшихся -в ударную трубу, исключали возможность изучения перехода к установившемуся обтеканию с головной ударной волной перед телом. ■
Имеются также публикации, в которых экспериментально и с помощью численных методов изучался вопрос о переходе к стационарному обтеканию вогнутых тел. Однако, данные этих работ не полны и иногда противоречивы.
Основной вывод, который можно сделать на основании этих работ, заключается в том, что в ряде случаев при обтекании тел с выемками сверхзвуковым потоком газа процесс установления носищ немонотонный характер. Течение является пульсирующим, причем наблюдались как затухающие, так и незатухающие колебания
Так в работе [69], посвященной численному исследованию обтекания сверхзвуковых парашютов, показано, что при обтекании тела с выемкой давление в точке торможения совершает периодические незатухающие колебания, которые связывались с периодическим образованием вихря у края выемки. Однако, автором [69] было обнаружено большое несоответствие расчета и эксперимента