ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ламинарный пограничный слой в гиперзвуковом потоке из "Механика жидкости и газа " Отошлем интересуюш,ихся деталями применения метода таблицами универсальных функций и соответствующими им графиками к диссертации С. М. Капустянского ). [c.693] При скоростях движения газа, сравнимых по величине или не слишком превосходящих скорость распространения в нем малых возмущений (скорость звука), возникают специфические для этих режимов движения явления, теоретический анализ которых, как было показано в предыдущих параграфах, представляет скорее вычислительные, чем принципиальные, трудности. Методы интегрирования уравнений пограничного слоя и программы численного их интегрирования на ЭВЦМ в этих случаях уже разработаны. Более серьезные трудности возникают при рассмотрении движений газа в пограничных слоях при очень больших сверхзвуковых, или, как иногда говорят, гиперзвуковых скоростях. Сопровождающие такого рода движения физико-химические явления очень сложны, и многие из них и до сих пор еще недостаточно изучены. Основное значение имеют явления, сопровождающиеся переходом механической энергии потока в тепловую. Это, прежде всего, разогрев газа при прохождении его через скачки уплотнения и особенно через мощную головную волну , образующуюся на тупоносых телах. Большое значение имеет также и диссипация механической энергии в тепло, происходящая в пограничных слоях. [c.693] Возникающие в этих случаях температуры достигают высоких значений. Так, например, при возвращении космического корабля в плотные слои атмосферы Земли со второй космической скоростью (порядка 11 км/с) температура вблизи поверхности может достигать 12—13 тысяч градусов (при вхождении с первой космической скоростью эта температура имеет порядок восьми тысяч градусов). Еще большие скорости, а следовательно, и температуры могут достигаться при входе метеоритов в атмосферу Земли. [c.693] Дело усложняется еще тем, что разогрев газа происходит в столь тонкой области (толщина скачка уплотнения, согласно изложенному в 109, имеет порядок длины свободного пути пробега молекулы), что на этом малом пути сообщенная молекулам при нагреве кинетическая энергия не успевает распределиться по всем внутренним степеням свободы молекул, и газ не приходит полностью в термодинамически равновесное состояние. В таких случаях говорят, что газ релаксирует, а время, потребное для приобретения газом равновесного состояния, и эквивалентную этому времени длину, пройденную газом, называют соответственно временем и длиной релаксаций. [c.694] Процесс релаксации определяется количеством столкновений молекул, необходимых для приобретения равновесной энергии в движениях молекулы с отдельными степенями свободы. Так, например, известно, что для установления равновесного движения с поступательными степенями свободы достаточно нескольких столкновений молекул, для вращательных это уже десятки столкновений, а для колебательных — много тысяч. Для полного выравнивания энергии молекул по всем степеням свободы необходимы десятки тысяч столкновений. [c.694] Неравновесность явлений диссоциации и ионизации газа еще более усложняет задачу расчета таких потоков. [c.694] При таком выборе газовой постоянной смеси уравнение ее состояния сохраняет ту же форму, что и уравнение состояния однородного газа. [c.695] Основные особенности процессов движения и тепломассопереноса в реагирующих смесях газов лежат в термодинамической или, точнее, в термохимической области. Рассмотрим вывод уравнения теплового баланса движущейся смеси газов и уравнений диффузии отдельных ее компонент. [c.695] В правую часть уравнения баланса тепла, так же как и в уравнение (32) для однородного газа, войдут члены, выражающие мощность сил давления, секундное количество диссипируемой в тепло механической энергии и тепло, подводимое путем теплопроводности, но, кроме этих общих для смеси и однородного газа источников тепла, имеются еще два специфических для движущейся смеси газов источника теплообразования. [c.696] Приведем табл. 25 энтальпий образования некоторых часто встречающихся газовых компонент при О К ). [c.696] Удовольствовавшись этими общими замечаниями, отошлем интересующихся к нашей монографии2), где подробно рассмотрен случай интегрирования уравнений ламинарного пограничного слоя в диссоциирующем и рекомбинирующем газе вблизи лба тела вращения ), а также к существующим обзорам работ в этой области ). [c.699] Особую сложность представляют задачи пограничного слоя в гиперзвуковом потоке при наличии разрушения поверхности тела из-за высоких температур обтекающего поверхность газа. Появляющиеся в этих условиях процессы плавления или непосредственного испарения (сублимации) поверхности тела создают в пограничном слое многокомпонентные смеси, содержащие наряду с диссоциированными и ионизованными частицами еще сложные молекулы материала разрушающейся поверхности. Это приводит к необходимости установления граничных условий на деформирующейся поверхности, учета тепловых явлений в самом твердом теле, ограниченном разрушающейся поверхностью, и рассмотрения условий его механического разрушения (образование трещин и их выветривание ). [c.699] Несмотря на исключительную сложность этих явлений, требующих для своего изучения привлечения данных из разнообразных областей механики, термодинамики и термохимии, в настоящее время, особенно благодаря замечательным достижениям отечественных ученых, уже имеются методы расчета ), вполне удовлетворяющие практику. [c.699] Отметим, наконец, большой интерес к вопросам движения ионизованных газов, так называемой холодной плазмы (температура до 15 000 К), обладающих электрической проводимостью и повышенной теплопроводностью (движения с малыми числами Прандтля). Особо важное техническое значение имеют задачи движения плазмы в магнитном поле. [c.700] Вернуться к основной статье