Теория ударной трубы

Элементарная теория ударной трубы [c.154]

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ УДАРНОЙ ТРУБЫ [c.155]

Элементарная теория ударной трубы дает удовлетворительное совпадение с экспериментом, как об этом можно судить по графику (рис. 51), заимствованному из цитированной выше работы и соответствующему применению газов водород — аргон. [c.156]

В последнее время разработаны многочисленные системы аэродинамических установок кратковременного, импульсного действия, наиболее распространенными среди которых являются ударные трубы. Теория ударных труб и других импульсных установок основана на теории одномерных нестационарных движений сжимаемого газа, которая также входит в данный курс лекций. Ударные трубы стали в последнее время мощным инструментом не только аэродинамического, но и физического эксперимента, позволяющим изучать свойства на атомно-моле-кулярном уровне. [c.13]

Задача теории ударных труб очень близка к той, которую называют задачей о взрыве. Разница состоит в том, что в задаче о взрыве обычно предполагается, что газ высокого давления образуется в результате быстрого сгорания конденсированного (твердого или жидкого) взрывчатого вещества, т. е. имеет очень высокую (для газа) плотность, а также в том, что в задаче о взрыве очень важно изучение движений не только с плоскими, но и со сферическими и цилиндрическими волнами. При взрывах развивается весьма высокое давление (для типичных взрывчатых веществ оно достигает сотен тысяч атмосфер), причем, в отличие от теории ударных труб, основной теоретический интерес представляет определение интенсивности ударной волны от взрыва не только на начальной стадии ее распространения, но и, притом даже в большей степени, на стадии взаимодействия ударной волны с догоняющими ее возмущениями вплоть до расстояний, очень больших по сравнению с первоначальным объемом взрывчатого вещества и даже по сравнению с областью, занятой расширившимися продуктами взрыва. (Для типичных взрывчатых веществ объем расширившихся до атмосферного давления продуктов взрыва превышает первоначальный объем взрывчатого вещества в 800—1000 раз, т. е. в случае сферического взрыва радиус объема продуктов взрыва всего примерно в 10 раз больше начального радиуса.) Расчет движения газов после взрыва в конкретных случаях можно произвести с помощью уже описанных ранее решений задач о взаимодействии ударной волны и контактного разрыва с подходящими к ним сзади возмущениями. [c.219]

Одномерная идеальная теория ударной трубы является далеко не полной, так как она не учитывает многих явлений, которые влияют на характер течения в ударной трубе. [c.80]

В качестве примера рассмотрим элементарную теорию ударной трубы. Ударная труба представляет собой канал, в одной части которого содержит газ под высоким давлением, в другой части, за мембраной, давление остается малым. После разрушения мембраны процесс развивается но сценарию (рис.5.2), в котором волна разрежения образуется характеристиками второго семейства [c.70]

Остановимся теперь на теории ударных волн. Представим -себе, например, что под влиянием резкого смещения поршня рис. 3.2) в трубе возникла и распространяется слева направо [c.116]

Эти расчеты сопровождались экспериментальными исследованиями (в ударных трубах) характеристик газов при высоких температурах. При этом потребовалось одновременное использование принципов квантовой механики, теории лучистого переноса тепла, физической химии и газовой динамики. [c.285]

Краткое содержание. С помощью интерферометра экспериментально исследовалось развитие во времени ламинарного и турбулентного пограничного слоев на стенке ударной трубы. В определенной точке на стенке образуется ламинарный слой, который развивается, в переходной области становится неустойчивым и, наконец, превращается во вполне развитый турбулентный слой. Выяснено, что ламинарный слой в полном соответствии с теорией растет пропорционально квадратному корню из времени, отсчитанного с момента возникновения течения. [c.229]

Для изучения распространения ударной волны и получения некоторых ее характеристик представляет интерес исследование развития пограничного слоя при внезапном возникновении движения. С этой целью в качестве экспериментальной установки была применена так называемая ударная аэродинамическая труба. В настоящей статье описаны экспериментальные исследования некоторых неустановившихся кратковременных процессов в пограничном слое. Одним из таких процессов является развитие пограничного слоя на стенках ударной трубы. Этот процесс представляет интерес, поскольку в нем выявляется причина отклонения потока от идеального, который согласно теории невязкого потока описывается разрывной (ступенчатой) функцией. Другая задача связана с рассмотрением процесса развития пограничного слоя до достижения им установившегося состояния на моделях, укрепленных внутри ударной трубы. Это явление представляет особый интерес для изучения кратковременных неустановившихся и установившихся потоков, обтекающих модели, поскольку распределение давления на моделях зависит от состояния пограничного слоя. [c.229]

Учет теплопередачи к боковой стенке ударной трубы от газовой пробки имеет определенное методическое значение для теории реальной ударной трубы. [c.510]

Заметим, что ударная волна, достигнув днища цилиндрической трубы, отразится от него, как показано на рис. 49, б, и начнет распространяться в обратную сторону до тех пор, пока не встретится с поверхностью контакта, от которой вновь отразится, и т. д. Аналогично будут отражаться от противоположного днища трубы набегающие на него волны разрежения. Расчет отраженных волн может быть также произведен по элементарной теории. Распространение ударной волны большой интенсивности может сопровождаться, кроме того, ионизацией и диссоциацией газа за ударной волной эти явления оказывают значительное влияние на работу ударных труб. [c.157]

Часто проводят сравнение данных теории Чепмена—Энскога по теплопроводности с экспериментальными данными, полученными нестационарными методами. Формулы (3) и (4) убедительно показывают недопустимость такого сравнения, за исключением данных, полученных методом ударной трубы. [c.76]

Большой интерес представляет исследование гомогенной конденсации паров Fe, РЬ и Bi в ударной трубе [44—47]. Полученные результаты сравниваются с предсказаниями классической теории и теории Лоте—Паунда на рис. 40—42. Заштрихованным прямоугольником на рис. 41 показаны результаты работы [304], в которой при вычислении температуры ударной волны учитывались только термодинамические функции газа-носителя, тогда как в действительности кластеры нагреваются за счет теплоты конденсации на 50— 150 К выше температуры окружающего газа. Экспериментальные [c.98]

На рис. 43 показана кинетика изменения концентрации кластеров РЬ радиусом 30 А, регистрируемых примерно через 35 мне после образования зародышей при разложении в ударной трубе РЬ(СНз)4 [47]. Полученные кривые являются результирующими двух разных процессов 1) начального быстрого зарождения кластеров из мономера и 2) последующего роста и коагуляции кластеров, приводящих к уменьшению их концентрации. Используя эти данные и экстраполируя их к критическому пересыщению Sk — 25 при Т = 1100 К, удалось оценить критическую скорость образования зародышей /к 10 -f- 10 см -с , которая оказалась выше значений 7 10 -f- 10 см" -с , предсказываемых классической теорией. [c.101]

РИС. 40. Сравнение теоретических (J—в) и экспериментальных (7) критических пересыщений паров Fe при разных температурах в ударной трубе 1 — классическая теория, I = 10 см -с 2 — классическая теория, I = 10 см- -с 3 — классическая теория, I = 10 см -с 4 — классическая теория, I = 10 см- -с S —теория Лоте—Паунда, I = 10 см =-с в —теория Лоте—Паунда, I = см-=-с [c.102]

Теория гидравлического удара аналогична теории ударной волны в газе, но имеет и некоторые специфические особенности, связанные с существенной деформацией стенок трубы при тех громадных давлениях, которые возникают при гидравлическом ударе. [c.186]

Теория Грима [1] позволяет рассчитать контур линии. Следовательно, получив из эксперимента контур линии, можно проверить теорию. Теория дает сравнительно хорошее совпадение для линий атома водорода и ионизованного гелия. Отклонения экспериментальных контуров от теоретических не превышают 10—15% и только для отклонения достигают 20% [79]. В вакуумной области спектра теория прежде всего проверялась на линиях Ьа, Ь(, [80—82]. Центр резонансных линий настолько искажен реабсорбцией, что проверять теорию можно только исследуя крылья линий. Для проверки теории необходимо было исследовать плазму в условиях, близких к больцмановскому равновесию. Эксперимент проводился с частично ионизованной гелиевой плазмой, возбуждаемой в ударной трубе длиной 75 см, диаметром 24 мм и при начальном давлении газа 40 тор. [c.364]

Наряду с теорией широко развивается и экспериментальное исследование физических процессов в ударных волнах и при высоких температурах. Здесь особую роль играет такой важный инструмент для лабораторного получения сильных ударных волн и высоких температур, как ударная труба. [c.209]

Задача о выравнивании давления при первоначальном произвольном его разрыве в покоящемся газе имеет важные приложения в теории взрыва и в теории так называемых ударных труб. [c.217]

Приведенный краткий обзор показывает, что стенки трубы вносят в процесс существенные отличия от одномерной теории. Существующие экспериментальные и теоретические данные о реальных параметрах газа за ударной волной в ударной трубе являются ограниченными. Поэтому интересно систематическое изучение изменения параметров газа по длине ударной трубы и установление влияния неидеальности течения на параметры потока за ударной волной. [c.83]

Это завышение числа М1 следует, по-видимому, отнести за счет большего значения скорости потока, чем то, которое предписывается идеальной теорией, а именно, за счет ускорения потока от нарастания пограничного слоя на стенках ударной трубы. [c.90]

На рис. 7 приводятся экспериментальные результаты зависимости числа уИ ударной волны от перепада на диафрагме. Пунктирные кривые рассчитаны по теории ударной трубы / — для перепада СОа — воздух 2 — для перепада N2 — воздух. Экспериментальные точки, помеченные светлыми кружками, соответствуют измерениям скорости ударной волны на расстоянии 4 м 96 см от диафрагмы, а помеченные черными кружками — на расстоянии 3 л и 10 см. Существенного изменения скорости на этой длине не обнаружено. Экспе1эиментальные точки и проведенные по ним прямые 3 и 4 получены для перепада СО2— воздух. Группа точек 5 получена для перепада N2 — воздух. Из графика видно, что экспериментальные точки группируются в двух зонах, между которыми имеется значительный разрыв. Объясняется это тем, что для получения большого диапазона скоростей ударных волн приходилось пользоваться диафрагмами из двух разных материалов, а для разрыва диафрагмы использовать боек. Группа точек < была получена при работе с толстой диафрагмой из целлулоида, причем верхние три [c.146]

Теоретической основой исследования сверхзвуковых течений была теория ударных волн. Однако в ней оставались невыясненными такие важные вопросы, как возникновение ударных волн, их устойчивость, законы распространения, применимость соотношений Югоньо Вызывало сомнение и существование ударных волн, хотя уже имелись блестящие опыты Э. Маха и П. Зальхера, поставлена серия опытов в России и Франции, построена первая ударная труба во Франции, Так, П. Дюгем считал, что никакие ударные волны не могут распространяться в вязкой жидкости (1901) Одновременно с заметкой Дюгема появилась заметка Э. Жуге , посвященная распространению разрывов в жидкости. В ней Жуге впервые ввел в анализ проблемы разрывных течений энтропию. Привлечение энергетических соображений, понятия энтропии, или, как тогда говорили, принципа Клаузиуса , позволило обосновать возможность распространения волн сжатия — ударных волн. На таких же соображениях основано доказательство невозможности распространения волны разрежения в совершенном газе, так как в та- [c.313]

При помощи ударной трубы возможно создание высокотемпературных потоков газа в широком диапазоне плотностей. Несмотря на кратковременность процесса, быстродействующая аппаратура дает возможность проводить тепловые замеры. Более того, кратковременность действия потока имеет даже определенные преимущества, так как с высокой точностью позволяет считать процесс передачи тепла стенкам одномерным. Результаты многих работ [1—4], в которых изучалось развитие пограничного слоя и теплообмен на стенке ударной трубы с помощью тонкопленочных термометров сопротивления, показали, что температура поверхности стенки трубы может быть измерена очень точно. Поэтому в настоящее время появилось два метода измерения коэффициентов переноса, в основе которых лежат результаты измерений теплопередачи к стенкам ударной трубы. Впервые численное решение задачи теплообмена было получено в работе [5] и экспериментально проверено в работе 61, в которой авторы измерили теплообмен в критической точке тупоносого тела, помещенного в ударную трубу. Результаты работы 6] в основном подтвердили теорию, изложенную в работе [5], но при этом обнаружилось, что теплообмен в сильной степени зависит от числа Ье (числа Люиса) и вязкости газа поэтому получить данные о коэффициенте вязкости высокотемпературного газа в невоз-ыущенном потоке было практически невозможно. Авторы работы [7] используя теорию, предложенную в работе [5], а также результаты работы [8], дающей теоретический анализ ламинарного пограничного слоя на стенке ударной трубы, показали, что тепловой поток на боковой стенке очень слабо зависит от числа Люиса. Поэтому в соотнощении для теплообмена единственной неизвестной можно считать коэффициент вязкости в невозмущенном потоке. Это позволило им, используя данные по определению теплового потока к стенкам ударной трубы, при сравнении с численными решениями уравнений пограничного слоя на стенках получить экспериментальные результаты по определению коэффициента вязкости диссоциированного кислорода. Оценивая результаты эксперимента, они пришли к выводу, что на теплообмен к боковой стенке очень слабо влияет фитерий Прандтля, число Люиса, а лучистый тепловой поток в диапазоне температур 2000—4000° К еще пренебрежимо мал. Погрешность экспериментальных данных о вязкости, полученных по этой методике, оценивается авторами в пределах 16%- Сравнение полученных опытных данных с данными, рассчитанными по формуле [c.217]

С конца бО-х годов наряду с методом характеристик для расчета сверхзвуковых течений в ЛАБОРАТОРИИ интенсивно развивались методы расчета нестационарных течений, а на их основе с использованием процесса установления - стационарных смешанных (с переходом через скорость звука) течений. Для таких расчетов в качестве базовой была взята монотонная разностная схема, предложенная С. К. Годуновым в 1959 г. [15] для расчета нестационарных течений. В основе численной реализации этой схемы (далее схемы Годунова -СГ) лежит решение задачи о распаде произвольного разрыва, в силу чего СГ получила название раснадной . К концу бО-х годов в аэро- и газодинамических приложениях были известны лишь единичные примеры ее применения. К тому же полученные в них результаты не отличались высоким качеством по сравнению с результатами, полученными в те годы другими методами. В противоположность этому первая же выполненная в ЛАБОРАТОРИИ работа по применению СГ ([16, 17] и Глава 7.2) к решению прямой задачи теории сопла Лаваля продемонстрировала несомненные достоинства указанной схемы. Существенным моментом для успеха применения СГ для расчета смешанных течений стало обнаружение ситуаций, при которых в задаче о распаде разрыва граница разностной ячейки попадает в волну разрежения. Такие ситуации неизбежно возникают вблизи звуковых линий при расчете смешанных течений методом установления. Однако в двумерных задачах они, снижая точность результатов, оставались незамеченными. Указанная возможность была обнаружена при решении в одномерном приближении задачи о запуске ударной трубы переменной площади поперечного сечения ([18] и Глава 7.3). Предложенный тогда же элементарный способ учета подобных ситуаций стал неотъемлемой принадлежностью любых реализаций раснадных схем. [c.115]

Однако это предположение не всегда оправдывается. Как показано в работе Е. В. Ступоченко и А. И. Осипова (1959), отвод молекул с выспшх уровней за счет диссоциации может сильно нарушать больцмановское распределение. При этом кинетика диссоциации должна рассматриваться одновременно с кинетикой колебательного возбуждения, причем скорость диссоциации определяется не скоростью распада возбужденных молекул, а более медленным процессом подачи молекул на высокие колебательные уровни. При обратном процессе рекомбинации атомов в молекулу энергия диссоциации превраш,ается главным образом в энергию колебаний. Современная теория диссоциации молекул была развита в работах Е. В. Ступоченко и А. И. Осипова (она изложена в их совместной с С. А. Лосевым книге, 1965) и Е. Е. Никитина (1964). На опыте диссоциация изучалась в ударных трубах интерференционными методами и по поглощению света (последнее в работах С. А. Лосева, 1958 Н. А. Генералова и С. А. Лосева, 1960). [c.229]

Остановимся теперь на теории ударных волн. Представим себе, например, что под влиянием резкого смещения поршня (фиг. 26) в трубе возникла и распространяется слева направо сильная волна сжатия. Пусть за бесконечно малый промежуток времени фронт волны переместился на расстояние йх. Это значит, что в области ] — Н за время с т произошло повышение давления от величины (давление невозмущённого газа) до величины (давление за фронтом волны сжатия), в соответствии с чем в области 1 — Н должо наблюдаться повышение плотности газа на величину [c.73]

Основные ограничения при зондовых измерениях в ударных трубах те же, что и при использовании зондового метода в плотной и горячей плазме, т. е. необходимо учитывать распределение электрического поля около зонда, диффузионное движение заряженных частиц в этом поле и термодиффузионный эффект. Теория при этом значительно усложняется и полностью еще не разработана. Нами были использованы результаты работы [9], где теория зондовых изменений при средних давлениях сравнивалась с экспериментом при изучении параметров положительного столба разряда. Если цилиндрический зонд имеет отрицательный потенциал относительно плазмы, то вне призондового слоя (область основного падения напряжения) выполняется условие квазинейтральности и дрейф ионов к призондовому слою происходит под действием слабого электрического поля ионный ток на зонд находится из соотнощения [c.40]

Результаты измерений тепловых потоков на полусфере и теле вращения с плоским торцом, полученные в ударной трубе Кемпом, Роузом и Детра, сравнивались с результатами расчетов, выполненных с использованием уравнений (4.114) и (4.117). На рис. 4.6 представлены результаты этих сравнений для полусферы, а на рис. 4.7 для тела вращения с плоским торцом. Как видно из рисунков, имеется хорошее совпадение теории с экспериментом, и различия при использовании обоих теоретических уравнений, как и предполагалось, лежат в пределах допустимой погрешности. Когда р велико или мало (это соответствует значениям 3 3 или Р О), обе теории заметно различаются, что следовало из ранее проведенного сравнения. [c.136]

Прежде чем принять теорию сильного взаимодействия, необходимо выяснить, какую точность она дает при сравнении с соответствующими экспериментами, а также точность исходных предположений, на которых она основана. Одним из предположений было то, что Это предположение можно проверить прямыми измерениями поверхностного давления на пластине с заостренной кромкой при условии, что Моо очень велико и измерения ведутся достаточно близко к кромке (т. е., что Х >1). Нагамацу и Шир ) сообщили о таких измерениях, сделанных на плоской пластине, которая помещалась в гиперзвуковой поток, возникающий в ударной трубе. На рис. 6.4, где приведены их результаты, показана ожидаемая линейная зависимость р от S Vj на части пластины. [c.213]

Имеются экспериментальные данные о том, что теория Крамерса — Унзольда дает неплохие результаты в применении к инертным газам. Так, в работе А. П. Дронова, А. Г. Свиридова и Н. Н. Соболева [421 изучался сплошной спектр свечения криптона и ксенона в ударной трубе. Измеренные интенсивности удовлетворительно согласуются с рассчитанными по теории Крамерса — Унзольда. [c.238]

С ПОМОЩЬЮ ударной трубы было проведено Блэкманом [16]. Его результаты представлены в табл. 6.2. Там же приведены теоретические значения для кислорода, вычисленные в работе Шварца и Герцфельда [18]. Как видно, согласие между теорией и экспериментом неплохое. [c.308]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...