Косые взаимодействия ударных волн

КОСЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАРНЫХ ВОЛН [c.74]

Взаимодействие ударной волны с пограничным слоем. Некоторым усложнением задачи в пограничном слое на пластине является введение при помощи граничных условий косого скачка уплотнения, падающего на пограничный слой и вызывающего отрыв потока. Хотя точное решение этой задачи неизвестно, тем не менее последняя может рассматриваться [c.160]

Если точка С отходит от поверхности, т. е. скачок ВС отсоединяется от тела, возникает четвертый тип взаимодействия ударных волн (рис. 4.15, г) он возникает, если косой скачок уплотнения падает на участок отошедшей, ударной волны, перпендикулярной скорости набегающего потока. В этом случае образуется струя, полное давление в которой выше, чем в дозвуковом потоке. В некоторых случаях струя может привести к увеличению тепловых потоков и давления. Если струя не попадает на поверхность, то получаем картину, изображенную на рис. 4.15, (9. [c.234]

В [1,2] были проведены оптические исследования и измерения давления в возмущенной области при свободном и несвободном взаимодействиях косых скачков уплотнения С, генерируемых вертикальной гранью А прямого двугранного угла, установленной под углом а к набегающему потоку, с пограничным слоем на его горизонтальной грани В - пластине со скольжением (фиг. 1). Результаты оптических исследований течения в плоскости D, перпендикулярной ударной волне С, позволили заключить, что при увеличении угла стреловидности е передней кромки горизонтальной пластины вплоть до ее совпадения с линией отрыва пограничного слоя геометрические характеристики области отрыва и наклон косого скачка уплотнения над ней совпадают с таковыми при свободном взаимодействии ударной волны с турбулентным пограничным слоем [3-5]. [c.57]

В целом результаты экспериментов свидетельствуют, что при увеличении угла е вплоть до совпадения передней кромки горизонтальной пластины с линией отрыва пограничного слоя, положение линий отрыва и присоединения потока (фиг. 2, точки 1-3,5), величины угла наклона косого скачка уплотнения над областью отрыва (фиг. 8) и плато давления (фиг. 9) совпадают с их значениями при свободном взаимодействии ударной волны с турбулентным пограничным слоем [3, 5]. [c.65]

Заключение. В широком диапазоне изменения определяющих параметров с использованием различных методов проведено экспериментальное исследование свободного и несвободного взаимодействий косых скачков уплотнения, генерируемых вертикальной гранью прямого двугранного угла, с пограничным слоем в окрестности острой передней кромки горизонтальной грани - пластины со скольжением при числе Маха невозмущенного потока М = 3.04 и единичном числе Рейнольдса Re = 10 м . Для различной интенсивности падающей ударной волны установлено, что при увеличении угла стреловидности передней кромки горизонтальной пластины, установленной по потоку, вплоть до величин, когда осуществляется ее совпадение с линией отрыва пограничного слоя, геометрические характеристики области отрыва, наклон косого скачка уплотнения над областью отрыва и величина плато давления практически совпадают с их значениями при свободном взаимодействии ударной волны с турбулентным пограничным слоем в конических течениях. [c.68]

Для различных значений интенсивности р, падающей ударной волны установлено, что при увеличении угла стреловидности е передней кромки горизонтальной пластины, установленной по потоку, вплоть до величин, когда осуществляется совпадение передней кромки с линией отрыва пограничного слоя, геометрические характеристики области отрыва ф и у, наклон косого скачка уплотнения над областью отрыва б, и величина "плато" давления Рр практически совпадают с их значениями при "свободном" взаимодействии ударной волны с турбулентным пограничным слоем в конических течениях [4-6]. При "несвободном" взаимодействии продолжает вьшолняться фундаментальное свойство отрывных течений турбулентного пограничного слоя -совпадение величин давления "плато" рр и давления за косым скачком уплотнения над областью отрыва, хотя линия отрыва располагается непосредственно у острой передней кромки, где имеет место ламинарный пограничный слой. [c.66]

Результаты. Поле течения за сильной дифрагированной ударной волной характеризует структуру сверхзвукового потока, элементами которого являются дифрагированная ударная волна, линия отрыва потока, сворачивающаяся в вихрь, веер волн разрежения, замыкаемый косым скачком, ударная волна торможения, согласующая состояние истекающего расширенного газа с более плотным газом за дифрагированной ударной волной [6]. Отраженная волна проходит через контактную поверхность, волну торможения и вихрь. Волна торможения после взаимодействия с отраженной волной приближается к пластине и занимает квазистационарное положение. Картина те- [c.195]

Рис. 10.24. К взаимодействию волн расширения и косых скачков при обтекании ромбовидного профиля (а) и пластинки (б) 1 — волны Маха, 2 — отраженные волны Маха, 3 — присоединенная ударная волна, 4 — ударная

Гигантские размеры О. в. с. и их число в Галактике доказывают, что они занимают значит, долю объёма галактич. диска и, следовательно, играют важную роль в динамике межзвёздной среды, в обогащении её тяжёлыми элементами, в образовании огромных областей горячего разреженного газа. Порождаемые вспышками сверхновых ударные волны могут генерировать кос-мич. лучи, а при взаимодействии с плотными газопылевыми облаками способны инициировать процесс звездообразования. [c.478]

Первый большой результат в этой области был получен Исааком Ньютоном. Считалось, что среда состоит из отдельных тождественных частиц, равномерно распределенных в пространстве и не взаимодействующих между собой. Вводится следующая модель взаимодействия этой среды с поверхностью тела при встрече с элементом поверхности происходит абсолютно неупругий удар, при этом частица полностью передает телу нормальную к поверхности составляющую импульса, а сама скользит вдоль поверхности со скоростью, равной касательной составляющей (заметим сразу, что эта схема напоминает поведение газа при переходе через сильную косую ударную волну). [c.178]

При несвободном взаимодействии [1,2] структура области отрыва и сопутствующая конфигурация ударных волн сохраняют основные черты, характерные для свободного взаимодействия [3-5]. Но угол наклона скачка уплотнения над областью отрыва, величина "плато" давления и градиенты параметров в передней части отрывной области значительно выше. Ограниченные экспериментальные данные указывали также, что фундаментальное свойство отрывных течений турбулентного пограничного слоя -совпадение величин давления плато и давления за косым скачком уплотнения над областью отрыва - сохраняется и при несвободном взаимодействии. [c.57]

Вертикальной чертой (фиг. 2), соединенной в некоторых случаях горизонтальным отрезком прямой с соответствующей темной точкой, показано положение передней кромки горизонтальной пластины относительно линии отрыва пограничного слоя. Если черта проходит через какую-либо темную точку, это означает, что при указанных экспериментальных значениях углов а и е, согласно расчетным величинам угла ф(а) (1.1), имеет место несвободное взаимодействие. В [1, 2] подобное обозначение употреблялось, когда положение экспериментальных точек на фиг. 2 определялось только с использованием данных оптического метода исследований [6]. В этом случае точность обработки данных (менее 0.5°) на фотоснимках возмущенного течения в плоскости О, перпендикулярной падающей ударной волне (фиг. 1), не позволяла разделить положение передней кромки и линии отрыва, след от которой на теневом снимке полагался расположенным под основанием косого скачка уплотнения над областью отрыва. [c.59]

При несвободном взаимодействии продолжает выполняться фундаментальное свойство отрывных течений турбулентного пограничного слоя - совпадение величин давления плато и давления за косым скачком уплотнения над областью отрыва, хотя линия отрыва располагается непосредственно у острой передней кромки, где имеет место ламинарный пограничный слой. Причем уровень давления плато при несвободном взаимодействии выще, чем при свободном взаимодействии и равных интенсивностях падающих на пограничный слой ударных волн. [c.68]

Предложена модель определения параметров перехода от свободного к несвободному взаимодействию. Построены аппроксимирующие зависимости для угла наклона косого скачка уплотнения над областью отрыва при несвободном взаимодействии. Определены области значений угла наклона косого скачка уплотнения и давления плато для числа Маха 3.04, в соответствии с расположением границ которых при несвободном взаимодействии на эффективном жидком клине отрывной области реализуется присоединенная ударная волна со сверхзвуковым течением в плоскости, нормальной кромке. [c.68]

С учетом сказанного может быть принята следующая методика расчета числа Маха М . На первом этапе рассчитываются параметры в точке ветвления X - конфигурации ударных волн с использованием формул (1.1), (1.2) на режимах "свободного" взаимодействия или формул (1.3), (1.4) на режимах "несвободного" взаимодействия для определения М /, и интенсивности косого скачка уплотнения над областью отрыва. В расчет структуры точки ветвления положена трехударная конфигурация, которая в случае отсутствия соответствующего решения дополняется центрированной волной разрежения. При этом параметры замыкающего скачка уплотнения в точке ветвления отвечают звуковой точке на внутренней поляре, построенной для числа Маха составляющей скорости однородного потока за косым скачком уплотнения над областью отрыва, нормальной линии ветвления. Затем в рамках изэнтропического процесса находятся параметры на линии растекания (присоединения) с использованием данных о параметрах газа на линии тока под контактным разрывом и о давлении Ртах на линии растекания (фиг. 5). [c.73]

На фиг. 7-9 показаны данные, аналогичные приведенным на фиг. 4-6 соответственно, для источника с координатами = -2.1, = -0.6, находящегося перед падающей косой волной. Здесь ударная волна, создаваемая источником, взаимодействует с падающей косой волной и с сильной ударной волной перед телом. Опять высоконапорная струйка тока оттесняется вверх и проходит мимо тела. Влияние источника на распределения давления, тепловых потоков Т = 4.34) и температуры (при условии сброса тепла излучением), качественно аналогично приведенным на фиг. 4 и 6, хотя положение максимумов тепловых потоков сместилось вниз. Как и в предыдущем случае, перед телом возникает отрывная зона и максимумы тепловых потоков возникают в точках присоединения потока. Для данного случая точка пересечения косой волны с сильной ударной волной перед телом смещается еще сильнее вверх вместе с высоконапорной структурой газа (фиг. 8). Теперь струйка касается верхней части поверхности тела лишь своим краем, где давление и его градиенты малы, а следовательно, и локальный максимум потока тепла мал. Больший максимум теплового потока возникает на нижней части поверхности, вблизи присоединения течения за косым скачком, обтекающим отрывную зону. Хотя и здесь давление также невелико, но градиент его вдоль поверхности несколько больше. [c.143]

Торможение сверхзвукового рабочего газа преградой открытого типа (см. рис. 1.3) сопровождается возникновением в струе пристеночного скачка уплотнения, который может быть как прямым, так и косым, присоединенным к поверхности тела или отошедшим от него. Прямой (центральный) скачок уплотнения располагается перед затупленной осесимметричной преградой или конусом с большим углом раствора Косой скачок отходит от наклонной плоскости (Ф 7 90 ) или присоединен к вершине острого конуса. В любом случае взаимодействие пристеночного скачка уплотнения с волнами в струе приводит к их интерференции и формированию затормаживающей системы волн. Важным элементом этой системы являются ударно-волновые структуры (УВС), которые образуются на линиях пересечения газодинамических разрывов. [c.21]

Руководя экспериментальными и теоретическими исследованиями по взаимодействию ударных волн с пограничным слоем, Г. Г. Черный в докомпьютерную эпоху (1952 г.) в нелинейном приближении решил задачу о взаимодействии косого скачка с текущим у стенки дозвуковым потоком. [c.12]

Постановка задачи. Рассматривается сверхзвуковое обтекание плоского тела при падении на него косой ударной волны (фиг. 1). В таком течении происходит взаимодействие ударной волны перед телом с падающей косой волной. Особенности течений, возникающих при пересечении ударных волн между собой, изложены, например, в [9-11]. Рассматриваемой задаче посвящено множество теоретических и экспериментальных работ [11-15]. В упомянутых и других работах теоретически и экспериментально показано, что при определенной геометрии пересечения косого скачка и ударной волны перед тупым телом образуется струйка тока, проходящая через последовательность косых скачков (случаи III и IV по классификации Эдни [13] эту классификацию можно найти также в [14, 15]). В этой струйке тока потери полного давления значительно меньше, чем в окружающих ее трубках тока. Благодаря этому вблизи точки торможения этой струйки на поверхности тела возникают пик давления и резкий отрицательный градиент давления, а следовательно, тонкий пограничный слой с большими градиентами параметров поперек слоя. Так как в скачках температура торможения сохраняется, то при температуре поверхности 7 Г,,, где Г,, - температура торможения, возникает острый максимум теплопередачи. В настоящей работе исследуется возможность уменьшения этого пика теплового потока путем подвода тепла в набегающий поток. [c.135]

Большинство известных хим. элементов возникло через миллиарды лет после начала расширения Вселенной — в эпоху существования звёзд, галактик и кос-мич. лучей. Происхождение дейтерия, лития, бериллия, бора в общей проблеме Н. представляет самостоят. интерес, т. к. эти элементы легко разрушаются в термоядерных реакциях (их равновесные концентрации малы), и поэтому их эфф, цроизводство возможно лишь в неравновесных процессах. Такие неравновесные процессы предполагаются в рамках нек-рых моделей космология. Н., напр. образование дейтерия в реакции Ше с антипротонами р -Ь Не В 4 к. Однако наиб, распространённым является представление о динамичном образовании лёгких элементов с помощью реакций скалывания при взаимодействии галактич. космических лучей с мелсзвёздной средой быстрые протоны и альфа-частицы в составе космич. лучей бомбардируют ядра тяжёлых элементов межзвёздной среды и Солнечной системы, вызывая их расщепление на лёгкие ядра быстрые ядра углерода, азота, кислорода в составе космич. лучей, взаимодействуя с межзвёздными ядрами водорода и гелия, также могут расщепиться на ядра лёгких элементов. Расчёты показывают, что эти ядер-ные реакции могут ироизводить наблюдаемые обилия Ы, Ве, В. Трудности возникают лишь при объяснении необычного изотопного состава В и В (резко выраженное преобладание нечётных изотопов), а также при объяснении производства В и Не, к-рые в указанных выше механизмах разрушаются явно быстрее, чем создаются. Эффективным дополнит, источником синтеза лёгких элементов, кроме космич. лучей, могут служить взрывы сверхновых звёзд. Распространение ударной волны во внеш. оболочках сверхновой и последующее охлаждение могут привести к реакциям синтеза п- -р В4-у1Р+Ь—> Не 4- Т> реакции скалывания на ядрах углерода, азота и кислорода, инициированные ударной волной, производят ядра Ь1, Ве, В. [c.364]

Весьма интересный вид взаимодействия возникает при движении параллельно твердой поверхности светящегося фронта сильной ударной волны в газе. На первый взгляд распространение ударной волны при указанных условиях не должно сопровождаться появлением заметных возмущений в течении. Однако в Действительности это не так. Достаточно интенсивное световое излучение, исходящее с поверхности фронта, частично поглощается твердой стенкой впереди ударной волны. В результате около твердой поверхности образуется тонкий слой нагретого газа. Наличие нагретого слоя приводит к возмущению всего течения в целом впереди прямого ударного фронта, распространяющегося вдоль твердой поверхности, появляется косой фронт сильного возмущения, который охватывает постепенно расширяющуюся область перед ударной волной. Указанный эффект наблюдается в ударных трубах (Р. Шреффлер и Р. Кристиан, J. Appl. Phys., 1954, 25 3, 324—331) и при мощных взрывах вблизи поверхности Земли ). М. А. Садовский и А. И. Коротков обнаружили аналогичный эффект в опытах с ударными волнами умеренной амплитуды, создавая нагретый слой на твердой поверхности за счет постороннего источника. [c.310]

Другой подход к расчету разрывов па эйлеровой сетке продемонстрировал Макнамара 1966, 1967]. В рассмотренном им случае разрывом являлась контактная поверхность, образовавшаяся при взаимодействии двух косых скачков. Осесимметричная эйлерова сетка периодически подстраивалась для прослеживания движения этой контактной новерхности. Неточность в виде появления точки возврата у ударной волны вблизи ее пересечения с линией тока торможения имела место из-за отсутствия согласованности при расчете движения сетки. Разработка методов расчета скачков и контактных разрывов продолжает привлекать большое вппмапие исследователей. [c.437]

Чизнелл проанализировал эффект всех один раз повторно отраженных возмущений и обнаружил, что их суммарный вклад в уравнение (8.25) гораздо меньше, чем вклады, вносимое отдельными возмущениями. Еще до этого Мёкель [1] применил аналогичные идеи к стационарным косым ударным волнам в неоднородном сверхзвуковом потоке. Неоднородный поток заменялся слоями, разделенными поверхностями разрыва в каждом слое параметры течения были постоянными. Решение строилось по элементарным взаимодействиям на разделяющих слои поверхностях. [c.262]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...