Сверхзвуковое трехмерное

Менее продвинуто пока решение задач чисто сверхзвукового трехмерного обтекания тел даже в случае совершенного газа с постоянными теплоемкостями. Хотя принципиальные трудности применения метода характеристик для трехмерных течений отсутствуют, при практической его реализации возникает ряд сложных проблем. [c.169]

В данном исследовании задача определения оптимального контура сверхзвукового трехмерного выходного устройства максимальной тяги решается в рамках модели совершенного невязкого газа при отсутствии донных торцов. Решение основано на использовании численного метода расчета трехмерных сверхзвуковых течений [5] и прямого метода оптимизации [1]. [c.166]

Основные идеи метода расчета остаются неизменными при расчетах трехмерных сверхзвуковых течений. [c.277]

Другие группы исследователей, изучавших проблему взаимодействия между озоном и окислами азота, пришли к единому мнению, что, если концентрация окислов азота в стратосфере возрастет на 50 %, концентрация озона может уменьшиться на 7—12 %. Одна группа, разработавшая более сложную трехмерную модель, считает, что выход на трассы 500 сверхзвуковых лайнеров в северном полушарии привел бы не только к уменьшению концентрации озона на 16 %, но и к ее снижению на 8 % в южном полушарии. [c.307]

Основные научные направления сверхзвуковая экспериментальная аэродинамика, трехмерный отрыв пространственного пограничного слоя, взаимодействие газовых поперечных струй со сверхзвуковым потоком, использование реагирующих струй продуктов сгорания. [c.492]

В настоящее время недостаточно изучены области пространственных отрывных течений, возникающих при обтекании трехмерных препятствий сверхзвуковым потоком. В работе [1] проведено исследование обтекания цилиндра, установленного на пластине, сверхзвуковым потоком с числом Маха М = 2.5. В области возвратного дозвукового течения перед цилиндром была обнаружена локальная зона со сверхзвуковыми скоростями. Наличие ее объясняется пространственным характером течения. В случае обтекания сверхзвуковым потоком плоских и осесимметричных уступов аналогичные местные сверхзвуковые зоны не наблюдаются. [c.493]

Таким образом, проведенные исследования подтверждают наличие местных сверхзвуковых зон в области возвратного дозвукового течения, возникающего при обтекании сверхзвуковым потоком трехмерных препятствий. Кроме того, они позволяют уточнить картину обтекания сверхзвуковым потоком цилиндра, установленного на пластине. Уточненная схема течения дана на рис. 7, где цифрой 2 обо- [c.498]

Каждый заряд (шашка) помещен в жаропрочный кожух и в корпус из высокопрочного композиционного материала заряды изолированы друг от друга, и время начала горения каждого заряда определяется оператором (человеком или по заранее заданной программе). После сгорания твердого топлива в шашке оставшийся корпус заряда выбрасывается. Схема присоединения зарядов к сопловому устройству и само сопловое устройство могут быть различными в зависимости от назначения изделия. Например, сопловое устройство может представлять собой некоторое число осесимметрично расположенных, отдельных насадок наконец, оно может представлять собой единое осесимметричное сопло формы, схематично изображенной на рис. 6, б. Во всех случаях сила тяги, прикладываемая к соплу, создается за счет реакции отбрасываемых назад продуктов сгорания, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Принцип его работы тот же, что и у сопла Лаваля, однако точный расчет несколько усложняется вследствие трехмерности течения. [c.26]

Впервые А. Стодола (1903), а затем Л. Прандтль (1904) на основе наблюдений установили, что в сопле Лаваля может осуществляться стационарное сверхзвуковое течение, и если давление на срезе сопла достаточно велико, то внутри сопла образуются скачки уплотнения . Тем самым была дана физическая картина течений в сопле Лаваля и найдена основа для построения теории сопел. В первых исследованиях сопла Лаваля, как и в других задачах механики газа того времени, ограничивались моделью одномерного сверхзвукового течения. Л. Прандтль (1904) только начал заниматься двумерной задачей распространения ударных волн. Ж. Адамар (1901) высказал лишь общие соображения относительно трехмерных разрывных потенциальных и вихревых течений газа. [c.315]

Дальнейшее развитие получили методы изучения потенциального трехмерного сверхзвукового течения. Для случая осесимметричного сверхзвукового обтекания тела вращения были разработаны приближенные способы — метод Т. Кармана и Н. Мура (1932), основанный на применении источников [c.318]

Тонкие тела, сверхзвуковое течение мимо 122 Трение, жидкостное 80 Треугольное крыло 138 Трехмерная теория крыла 55-64 Турбины, газовые 176-180, 183-186 [c.205]

Двухмерные и трехмерные сверхзвуковые потоки, а) [c.377]

Задача трехмерного обтекания крыла сверхзвуковым потоком рассмотрена Шлихтингом . Его решение внесло значительную ясность в этот вопрос. Влияние боковых ребер крыла распространяется, как этого и следовало ожидать, только на области конусов, образованных линиями разложения, отходящими с боковых ребер крыла в остальном пространстве, если только переднее ребро крыла прямолинейное и угол атаки постоянный, поток можно рассматривать как плоский. [c.405]

Если отрыв потока нежелателен в инженерных приложениях, его условились называть срывом . Напомним, что срывом на крыловом профиле называют отрыв потока, ухудшающий характеристики профиля вследствие резкого возрастания сопротивления и падения подъемной силы. Однако на практике отрыв потока не всегда нежелателен. Например, благодаря взаимодействию отрывного течения, создаваемого иглой, установленной перед тупым телом, при сверхзвуковых скоростях полета с отошедшим головным скачком уплотнения лобовое сопротивление сильно уменьшается. Следовательно, необходимо новое определение понятия срыва как явления в течении, которое приводит к накоплению значительных количеств заторможенной жидкости и часто связано с появлением нестационарности [35]. Нестационарность возникает из-за периодических выплескиваний накопившейся застойной жидкости, а так как возможность вытекания исключена, накопление жидкости продолжается. В трехмерном течении существует компонента скорости, перпендикулярная направлению основного потока. Накопленная жидкость может выплескиваться в этом направлении. Поэтому в несимметричном течении, т. е. в трехмерном течении, срывы встречаются редко. Однако в строго двумерном течении вытекание по нормали к направлению основного потока исключено и возможно накопление значительного количества заторможенной жидкости с периодическим выплескиванием другими словами, возникает срыв. На практике двумерные течения встречаются весьма редко и чаще всего наблюдается осесимметричное течение. В противоположность строгому определению отрыва потока определение срыва следует считать довольно субъективным, так как его существование связано с геометрией поля течения и характеристиками жидкости. [c.46]

Распределение давления за линией отрыва в плоскости симметрии течения сначала сходно с распределением давления перед уступом, но затем появляется отличие, свидетельствующее о существенном влиянии трехмерности течения (фиг. 33). Из фиг. 33 видно также, что распределение давления перед струей занимает промежуточное положение между распределениями давления перед уступом и перед цилиндром. В трехмерных областях отрывного течения обнаружены области сверхзвуковых течений, внутренние скачки уплотнения и вторичные отрывы [1, [c.293]

Дозвуковая область в центре (эллиптический тип уравнений, гл. 3) ограничена звуковыми линиями (поверхностью в трехмерном течении), местное число Маха на которых М=1. К ним примыкает так называемая трансзвуковая область с небольшими сверхзвуковыми скоростями (гиперболический тип уравнений), [c.151]

Нелинейные задачи о трехмерных сверхзвуковых течениях около тел и задачи о сверхзвуковом обтекании тел с возникновением зов дозвуковых скоростей в то время еще не были серьезно поставлены, и эффективные методы их решения начали интенсивно разрабатываться после появления быстродействующих вычислительных средств, т. е. почти 20 лет спустя. [c.156]

Со второй половины тридцатых годов началось изучение трехмерных течений около тел, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Это изучение в основном ограничивалось развитием линейной теории малых возмущений, т. е. теории решений уравнения (1.1). [c.156]

Для задач, не допускающих понижения размерности, ТУдерлей и Эрмитейдж [40], а также Сиразетдинов [41] развили метод множителей Лагранжа, реализация которого сводится к численному итерационному процессу. Борисов и Шипилин [42] нашли некоторые интегралы сопряженной задачи. Крайко [43] в рамках этого метода ввел разрывы множителей Лагранжа и тем самым придал ему общность. Систематическое изложение этой темы, а также описание полученных результатов проведены Крайко [39]. Задачам оптимизации формы тел в трехмерных сверхзвуковых потоках посвящены работы Борисова [44] и Михайлова [45], а также последующие работы этих авторов. [c.174]

Понятие о характеристиках (в трехмерном случае — характеристических поверхностях) имеет и несколько иной аспект. Это — лучк, вдоль которых распространяются возмущения, удовлетворяющие условиям геометрической акустики. Если, например, стационарньЕй сверхзвуковой поток газа обтекает достаточно малое преаятстаие, то вдоль отходящих от этого препятствия характеристик расположится стационарное возмущение движения газа. К этому результату мы пришли еще в 68 при изучении геометрической акустики движущихся сред. [c.444]

Исследование сверхзвукового стационарного течения вблизи острия на поверхности обтекаемого тела представляет собой трехмерную задачу, и потому месравненно сложнее исследования обтекания угла с линейным краем. Полностью может быть решена задача об осесимметричном обтекании острия, которое мы здесь и рассмотрим. [c.593]

Рассмотрим прямую задачу для общего случая нестационарного трехмерного течения нереагирующей смеси газов. В этом случае на жесткой стенке (контуре обтекаемого тела или канала) задается условие непротекания (WV) F=0, где F x, у, z)=0 — уравнение жесткой стенки. В качестве начальных условий при t = Q во всей области течения задают все газодинамические параметры течения (при этом допускается существование поверхностей разрывов). При решении внешних задач обтекания в некотором сечении х = Хо вверх по потоку от тела должно быть задано распределение скоростей, в частности в случае равномерного обтекания ы = ыоо = сопз1, v = w=0. При этом в случае сверхзвукового обтекания это сечение может быть расположено непосредственно у фронта ударной волны, поскольку в сверхзвуковом потоке возмущение, создаваемое телом, ограничено ударной волной. При дозвуковом обтекании начальное сечение x = Xq должно быть отнесено достаточно далеко от тела, так как возмущение, создаваемое обтекаемым телом, вообще говоря, распространяется до бесконечности. Вниз по потоку от обтекаемого тела при сверхзвуковом обтекании не [c.50]

Было найдено, что стеклянные стенки являются существенным элементом для сохранения двухмерности потока. Контроль за двухмерно-стью потока осуществлялся не только наблюдением интерференционной картины, но и изучением длины волны сверхзвуковой струи. Для двухмерного сверхзвукового потока длины волн, измеренные в устойчивом потоке при наличии стеклянных стенок, достаточно хорошо проверяются формулой Прандтля [5]. При отсутствии стеклянных стенок измеренные длины волн не удовлетворяют формуле Прандтля для двухмерного потока, однако хорошо согласуются с формулой Кармана для трехмерного потока [6]. Более того, при отсутствии стеклянных стенок в случае нерасчетного режима истечения в потоке возникают волны разрежения и ударные волны, которые накладываются на движение основного потока, тогда как в том же потоке при наличии стеклянных стенок указаиное явление не возникает. Этот факт является дополнительным доказательством того, что стеклянные стенки способствуют сохранению двухмерности потока. [c.74]

В механике жидкостей и газов наблюдается сходный процесс. Необходимость учета сжимаемости среды при движениях с большими дозвуковыми, затем околозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, когда термодинамика процесса играет первостепенную роль, заставляет все больше усилий уделять газовой динампке — дисциплине, в начале века составляющей небольшую главу механики, а теперь соперничающей по объему материала и размаху исследований с классической аэродинамикой. Изучаются движения в газообразной среде и с так называемыми ги-перзвуковыми скоростями — скоростями космических кораблей и метеоров, когда надо принимать во внимание и диссоциацию молекул газа. В гидромеханике схема идеальной жидкости в двумерных стационарных задачах при современных возможностях математического аппарата представляется почти исчерпанной. Больше внимания привлекают пестациопарные задачи плоского движения идеальной жидкости и трехмерные задачи и особенно механика вязкой (несжимаемой) жидкости. Статистические методы остаются основными в теории турбулентности, где еще предстоит решить ряд кардинальных проблем. Очень большое место занимают теперь такие разделы, как движение жидкости и газа в пористых средах, теория взрывных процессов на основе гидродинамической схемы, теплопередача при движении жидкостей и газов. [c.301]

Задача о сверхзвуковом обтекании затупленного конуса рассматривается на основе линейной теории тел конечной толщины с учетом обратного влияния пограничного слоя на внешнее течение в рамках модели слабого вязкого взаимодействия. С этой целью численно решаются трехмерные нестационарные уравнения пограничного слоя и оценивается роль переносного ускорения и кориолисовых сил в формировании течения в нестационарном пограничном слое. Высокая точность определения характеристик, найденных по данной методике, подтверждается экспериментальными дан-ными, полученными путем проведения динамических испытаний крупномасштабной модели L 1 мм) в аэродинамической трубе при = 4 и 6. Расчетные исследования подтверждают наличие режимов антидемпфирования колебаний затупленных конусов при гиперзвуковых скоростях полета, которые могут как усиливаться, так и ослабляться при наличии вдува в пограничный слой с поверхности ЛА. [c.6]

Как мы видели в главе II, теория крыла должна рассматривать двумерные задачи крыльев бесконечного размаха и трехмерные задачи крыльев конечного размаха. Эти два класса задач встречаются также в сверхзвуковой теории крыла. Приведенное выше решение Акерета является решением для двумерной задачи в линеаризованном виде, т. е. в соответствии с нредноложеннем, что скорости, создаваемые наличием профиля крыла, малы но сравнению со скоростью полета. Дальнейшие приближения будут рассмотрены в следуюш,ем разделе. При обраш,ении к трехмерной задаче большинство исследователей использовали линеаризованную теорию. С номош,ью этого нриближеппого метода было накоплено обширное количество теоретической информации, особенно в последние десять лет, относительно теории распределения подъемной силы и вычисления индуктивного сопротивления и волнового сопротивления для различных форм сверхзвуковых крыльев. Этой работе в значительной мере способствовал тот факт, что трехмерную задачу установившегося сверхзвукового течения можно свести к задаче двумерного распространения волн. [c.121]

Последняя задача была хорошо известна до наступления эпохи сверхзвукового полета. Математики и физики-теоретики хорошо поработали в этой области, так что для новых применений в аэродинамике можно было без труда использовать уже готовые методы решения. Аналогия с распространением волн в двух нанравлениях не ограничена крыльями, но ее также применяют к сверхзвуковому течению вокруг топких обтекаемых тел. Действительно в одной из моих работ, выпол-ненной совместно с Нортоном Б. Муром в 1932 году, был применен один метод, хорошо известный в теории распространения волн, так называемый метод источников, для расчета сопротивления удлиненных тел типа ракет, двигаюш,ихся со сверхзвуковой скоростью [10]. Эта работа появилась до выхода массы статьей, рассматриваюш,их трехмерную теорию сверхзвукового крыла. [c.121]

Метод характеристик, в некотором смысле аналогичный методу характеристик для плоского течения, был разработан для исследования определенного класса трехмерных сверхзвуковых течений Коберном и Долфом. В появившихся недавно работах Холта 1) и Коберна ) рассматривалась задача [c.159]

Часто точение внутри полости или нузыря называют застойным ( мертвым ). В застойной зоне скорость не обязательно равна нулю. В этой области существуют сложные вихревые ноустано-вившиеся трехмерные течения, даже если отрыв потока происходит на двумерной поверхности или за ней. В области присоединения ламинарного пограничного слоя на двумерной модели в сверхзвуковом потоке наблюдались интенсивные регулярные периодические возмущения в направлении размаха [2]. При обтекании дозвуковым потоком срезов или уступов двумерных тел [c.10]

Подробные исследования отрыва на сверхзвуковом крыле провел Пирси [20]. С точки зрения отрыва на крыле, вызываемого скачком уплотнения, основной характеристикой формы сечения является изменение наклона верхней поверхности. Для определения начала отрыва при больших числах Маха очень важна также форма задней кромки. Часто отрыв возникает сначала на части размаха вследствие большой локальной нагрузки, и его развитие может быть задержано модификацией формы в плане, приводящей к снижению пиков нагрузки, например изменением формы передней кромки. Причиной отрыва, вызванного скачками, часто является интерференция полей течения от соседних поверхностей. Скачок от передней кромки крыла может вызвать отрыв пограничного слоя на фюзеляже, а этот отрыв в свою очередь может привести к появлению вихрей, возмущаюнщх поле течения около крыла. Система скачков уплотнения на стреловидном крыле довольно сложна (фиг. 2) она состоит из переднего, заднего и концевого скачков, причем последний образуется не на всех крыльях. На внешней части крыла преобладает течение, близкое к обтеканию крыла с углом скольжения и, по-видимому, прежде всего появляется отрыв, связанный с концевым скачком. Два внутренних скачка (передний и задний) являются трехмерными и не так важны для крыльев умеренных удлинений при расчетном режиме, но они важны для нестреловидных крыльев малых удлинений, работающих при достаточно больших коэффициентах подъемной силы. На эти два внутренних скачка сильное влияние оказывает обтекание корневой части крыла частично это влияние передается концевому скачку через точку пересечения. Поэтому изменение геометрии в окрестности корневой части крыла, например формы фюзеляжа, является мощным средством улучшения обтекания больших участков крыльев. [c.204]

Достаточно хорошо известно, что в областях присоединения оторвавшегося от твердой поверхности сверхзвукового двумерного и осесимметричного потока возможно появление узких областей-пиков теплового потока, намного превышаюш его тепловой поток на окрестной части поверхности. Область отрыва в двумерных течениях представляет собой замкнутую область циркуляционного течения в области присоединения к твердой поверхности подходит разделяюш ая поверхность тока и течение сходно со струей, встречающейся с твердой поверхностью. В трехмерных отрывных течениях на циркуляционное течение накладывается продольное течение (направление которого не изменяется) и вместо замкнутой области образуется незамкнутая область винтового течения. В трехмерных отрывных течениях пики теплового потока экспериментально обнаружены недавно и влияние на их появление параметров Мс , Кеоо, формы и угла атаки тела изучено еще недостаточно. Вместе с тем пики теплового потока представляют большую опасность для летательных аппаратов, так как по величине они могут на порядок превосходить тепловой поток к окрестной части подветренной поверхности и достигать величин, характерных для наветренной поверхности, поэтому изучение возможностей их уменьшения весьма актуально. [c.272]

Экспериментальные исследования трехмерных течений взаимодействия проводились на простейших примерах наклонный цилиндр на пластине, цилиндр на конусе, имитирующий затупленную кромку крыла или руля [1—4, 7, 16], поперечная струя, вытекающая в сверхзвуковой поток из отверстия в пластине или конусе [5, 8, 10, 11], треугольное нолукрыло, установленное на пластине или конусе [17, 18], тупоносые полуконусы, установленные на пластине [121, и др. [c.291]

Численное исследование обтекания линейчатых тел. Ниже представлены результаты расчета обтекания рассматриваемых пространственных конфигураций с числом отрезков п = 3 в начальном сечении сверхзвуковым потоком идеального газа нод нулевым углом атаки. Система стационарных трехмерных уравнений газодинамики, занисанная в виде интегральных законов сохранения, интегрируется но конечно-разностной схеме сквозного счета [10, 11]. Рассчитываемая область течения в каждом нонеречном сечении х = onst была ограничена поверхностью тела, двумя соседними плоскостями [c.429]

Развит метод коррекции образующих двумерных ( плоских и квази-трехмерных ) профилей и осесимметричных тел с протоком (мотогондол), обтекаемых околозвуковым потоком идеального (невязкого и нетеплопроводного) газа. Местные сверхзвуковые зоны (м.с.з.), возникающие у их поверхности, обычно замыкаются скачками уплотнения. В м.с.з. у поверхности скорректированных тел скачков нет, т.е. они являются суперкритичес-кими . В основе метода лежит расчет установлением по времени транскритического (по давлению) обтекания исходных тел композитным газом (к.г.). При давлениях выше критического , отвечающего звуковой скорости потока, к.г. тождественен нормальному газу, в котором при стационарном течении возможно образование м.с.з. с замыкающими скачками. При давлениях ниже критического нормальный газ заменяется фиктивным . С падением давления в стационарном течении фиктивного газа скорость звука растет, причем быстрее скорости потока. Поэтому при стационарном течении к.г. при давлениях ниже критического не возникает м.с.з. и скачков. Данные на звуковой ( критической ) линии, получающейся при обтекании исходного тела к.г., используются для расчета методом характеристик течения нормального газа в закритической (для него - сверхзвуковой) зоне. Построенная методом характеристик линия тока, соединяющая без изломов звуковые точки исходной образующей, дает ее скорректированный участок, обтекаемый с безударной м.с.з.. Возможности метода демонстрируются примерами. [c.250]

При сверхзвуковой продольной компоненте скорости параболизованная система уравнений Павье-Стокса допускает маршевый метод решения [10, 11]. Численное решение получено с использованием стационарного аналога схемы Годунова [19] повышенного порядка аппроксимации. Использовалась реализация этого метода в виде схемы предиктор-корректор [20], обобщенный на трехмерный случай [c.340]

Систематическое применение современных асимптотических методов позволило рассмотреть широкий круг задач, которые не поддаются описанию в рамках классической теории пограничного слоя теория отрыва и присоединения пограничного слоя, различные течения с сильным локальным или глобальным взаимодействием пограничного слоя с внешним сверхзвуковым потоком, включающие часто передачу возмущений вверх по потоку, обтекание двумерных или трехмерных малых препятствий, теория сверхкритических и транскритических режимов взаимодействия для двумерных и трехмерных течений и ряд классов других задач, что позволило детально изучить структуру течений, сформулировать новые приближенные законы подобия. [c.1]

Однако ранние работы по асимптотической теории отрыва и взаимодействия до работы [Нейланд В.Я. 1973] фактически рассматривали только докритические режимы. Возникло даже предположение о том, что свойство закритичности есть не физическое свойство течений, а следствие неточности описания явления при использовании интегральных уравнений пограничного слоя [Brown S.N. Stewartson К., 1969]. Однако в работах [Нейланд В. Я., 1973] и [Нейланд В.Я., 1974, 1987] развита асимптотическая теория двух- и трехмерных закритических течении и установлена глубокая аналогия между свойствами дозвуковых и сверхзвуковых течений невязкого газа, с одной стороны, и докритических и закритических пограничных слоев в сверхзвуковом внешнем потоке, с другой. При этом большой принципиальный интерес представляло описание транскритических течений, аналогичных режиму трансзвуковых скоростей в обычной газовой динамике. [c.252]

Обнаружена глубокая аналогия между трехмерным пограничным слоем (или энтропийным слоем) на режимах взаимодействия и двумерным невязким сверхзвуковым потоком. На хо лодных телах и в следе уравнения пограничного слоя, кроме поверхностей тока, обладают еще двумя семействами характеристик (как сверхзвуковой поток), ограничивающих области переда чи возмущений. Для докритического режима аналогичного дозвуковому потоку решение вблизи передней кромки содержит произвольную функцию, которая может определяться из условий на особой линии, аналогичной звуковой линии невязкого потока. Получены уравнения характеристик и звуковых линий, условия отпирания и запирания возмущений. Исследованы, в частности, закритические течения на треугольном крыле с докритиче скими и закритически ми передними кромками. (Аналогия с дозвуковыми и сверхзвуковыми передними кромками для крыла в сверхзвуковом потоке невязкого газа.) [c.306]

В предыдущем разделе на частном примере треугольного крыла обнаружена аналогия между распространением возмущений в сверхкритическом трехмерном пограничном слое и сверхзвуковом потоке невязкого газа. Показано, что при изменении стреловидно сти крыла можно иметь аналогию с обтеканием крыльев сверхзвуковым потоком невязкого газа, имеющих сверхзвуковые или дозвуковые передние кромки. В случае режима сильного гиперзвукового взаимодействия — это наличие вблизи передних кромок закритических областей при малых значениях угла стреловидности передней кромки или их отсутствие при больших углах стреловидности. Естественно попытаться построить характеристические поверхности и соответствующие соотношения в общем случае (помимо характеристик, связанных с поверхностями тока, см., например, [Wang К., 1971]). [c.317]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...