Задача об ударной трубе

В исследованиях, описанных в предыдущих разделах, точная величина приложенной к краю пластины нагрузки оставалась неизвестной. В рассматриваемой в настоящем разделе задаче для нагружения была использована ударная труба, позволяющая точно измерить создаваемую нагрузку. Другой особенностью рассмотренной здесь задачи является раздельное определение нормальных и касательных напряжений на поверхности контакта пластины и включения [15]. [c.405]

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]

Для экспериментальных исследований создавались все более мощные сверхзвуковые трубы, в конце 40-х годов стал применяться новый тип труб — ударные трубы (первые эксперименты проведены в США в 1949 г.), получившие всеобщее признание в 50-х годах. Усовершенствование оптического метода позволило получать более четкие картины течений, проследить процесс появления скачков уплотнения, уточнить структуру течения. Экспериментальные исследования в значительной мере способствовали выяснению причин появления скачков уплотнения, условий устойчивости ударных волн, структуры ударной волны, характера взаимодействия скачков, характера потока за скачком. Эти вопросы подверглись и теоретическому изучению. В 1939 г. А. Е. Донов предложил аналитическое решение задачи о вихревом сверхзвуковом течении. Он исследовал такое течение около профиля, рассматривая некоторые комбинации дифференциальных уравнений характеристик, а также выражения для дифференциала функции тока. Затем А. Ферри (1946) с помощью метода последовательных приближений определил систему характеристик уравнения движения для вихревого сверхзвукового течения, составленного Л. Крокко в 1936 г. Пример точного решения плоской вихревой задачи газовой динамики привел И. А. Кибель (1947), это ре- [c.326]

Аналитическое решение задачи о течении в ударной трубе, которое возникает после разрыва диафрагмы [1], ограничено случаем постоянного поперечного сечения трубы. Однако и оно справедливо лишь до момента, когда начинается взаимодействие центрированной волны со стенкой или с отраженным скачком. Что касается нестационарных течений в каналах переменной площади, то здесь известные результаты получены лишь с использованием одномерного приближения [2-5]. [c.134]

Рассматривается задача о развитии течения, которое возникает в осесимметричной ударной трубе при мгновенном удалении бесконечно тонкой плоской диафрагмы, ограничивающей справа цилиндрическую камеру высокого давления. Справа от диафрагмы располагается камера низкого давления, которая может заканчиваться соплом, выходящим в бесконечный объем. [c.134]

Решение задачи велось численным интегрированием (1.1) но разностной схеме [6]. Область течения, ограниченная контуром ударной трубы у = Y х) и осью симметрии, в плоскости ху в продольном направлении разбивалась на N слоев вертикальными отрезками. Вертикальные границы слоев разбиваются по на Х равных отрезков и точки разбиения соединяются, образуя расчетную сетку. Для определения газодинамических параметров на каждой границе рассматривается распад произвольного разрыва [6. [c.135]

УДАРНАЯ ТРУБА. ЗАДАЧА О ВЗРЫВЕ [c.217]

Ударная труба. Задача о взрыве [c.217]

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]

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]

Пусть, например, при / = 0 скорость всюду равна нулю, давление вне отрезка Л5[— 1] равно а на этом отрезке / 1 + Д/7, возмущения энтропии распределены произвольно. Найдем возникающее движение (линейный аналог задачи об ударной трубе или о взрыве). [c.232]

Современная техника космических скоростей выдвигает ряд сложных и трудных задач, решение которых требует создания новых методов аэродинамических исследований. Существующий хорошо разработанный метод ударных труб из-за относительно низких скоростей и температур газа не всегда является удовлетворительным. [c.59]

Большой интерес в связи с этим приобретает изучение характера ускорения и движения плазмы в ударной трубе с электрическим воз-%ждением, структуры потока за ударными волнами, отражения ударных волн и плазмы от торца трубы. Перечисленные задачи, разумеется, не исчерпывают всех проблем, решение которых необходимо для создания всесторонне обоснованного и надежного метода получения и исследования высокоскоростных потоков плазмы при высоких температурах. [c.59]

При движении тел со сверхзвуковыми скоростями возникают задачи связанные с физическими и химическими изменениями газовой среды. В области процессов, которые протекают в высокотемпературном потоке газа, источником экспериментальных данных уже много лет служат установки импульсного действия и, в частности, ударная труба, в которой можно получить сверхзвуковые потоки газа в широком диапазоне температур и давлений. [c.100]

Работа ударной трубы (177). Задача о поршне (179). Отражение ударной волны от жесткой стенки (181). Преломление ударной волны (183). Взаимодействие ударных волн (184). Взаимодействие ударной и простой волн (187). Акустическое приближение (188). Задача о безударном сжатии (189). [c.5]

В этой постановке задача об ударной трубе является частным случаем задачи о распаде произвольного разрыва. Соответствующие (и, р)-диаграмма и возникающая на плоскости событий конфигурация волн аналогичны случаю рис. 17.8 и в уточненном виде показаны на рис. 2, Расчет должен дать скорость ударной волны D, идущей по газу низкого давления, скорость из и давление рз в постоянном движении за этой ударной волной, а также плотности газов Рз и Рз в этой области по разные стороны контактного разрыва. [c.178]

Нестационарные задачи газодинамических внутренних течений имеют многочисленные приложения 12,13]. В последние годы большой интерес уделяется исследованию распространения по соплу возмущений, задаваемых в его входном сечении, и задачам запуска сверхзвукового сопла. Первая из них в линейной постановке рассмотрена в 3.6. Вторая задача обсуждается ниже. В настоящее время проведено значительное число исследований по запуску сверхзвуковых аэродинамических труб, ударных труб переменного сечения, по изучению импульсных газодинамических лазеров, связанных с проблемой запуска сверхзвукового сопла [12, 21, 22, 42-44, 104, 226, 262]. [c.242]

Рассмотрим сформулированную в п. 1 задачу о течении, возникающем в ударной трубе (см. рис. 1.РЛ и 1.32, а). Точки [c.92]

Задача об ударной трубе [c.183]

Рассмотрим один частный случай задачи Коши с разрывом в начальных данных, в котором можно найти точное решение. Этот случай важен также потому, что он связан с основным прибором для воспроизведения ударных волн в экспериментальных условиях. Ударная труба — это длинная труба, перегороженная у одного из концов тонкой диафрагмой. В секцию, расположенную за диафрагмой, накачивается газ под высоким давлением. В начальном состоянии имеются две однородные области с [c.183]

В развитие работ [1,2] получены асимптотические решения уравнений Навье - Стокса для одномерных течений горючих газов при различных тепловых воздействиях на движущейся поверхности х = х , 1). Рассматриваются задачи, когда на этой поверхности заданы температура или тепловой поток когда она является границей раздела горючего газа с движущимся нагретым поршнем или другим газом (например, в ударной трубе). Используется тот факт, что при —> оо в большинстве случаев значения х и ограничены. Это обстоятельство приводит к стационарному течению в зоне пламени в системе координат, связанной с ее фронтом, и однородным равномерным потокам перед и за ней. Приведены решения всех перечисленных задач в области пограничного слоя сгоревшего газа, примыкающей к поверхности. Проведенные численные расчеты подтверждают полученные результаты. Найден закон скорости, приводящий к неизменности со временем установленной картины течения с учетом взаимодействия пограничного слоя с однородным потоком сгоревшего газа, в том числе в задаче [c.23]

Абуталиевф. Б., Ильясов И. М. (1973). Решение задачи о неуста-новившемся взаимопроникающем движении двухфазных сред в ударной трубе переменного сечения Ц Изв. АН УзССР. Сер. техн. паук.— 1973.— № ti. [c.445]

В общем случае определение термофизических свойств такой плазмы является задачей многих тел (причем без малого параметра разложения), аналитическое решение которой пока не получено. Существующие к настоящему времени приемы и методы расчета состава и термодинамических функций плотной низкотемпературной неидеальной плазмы (Г=1) по погрешностям оценки параметров плазмы существенно уступают соответствующим методам расчета идеального газа. Наиболее слабым звеном в этих методах является отсутствие теоретических предпосылок для оценки погрешностей расчета. Эксперименты на ударных трубах, с пробоем диэлектриков и другие в силу значительных погрешностей не могут к настоящему времени однозначно базироваться на той или иной методике расчета. В такой ситуации следует стремиться к наиболее простым формам уравнения состояния плазмы, а оценку коэффициентов, входящих в него, с погрешностью 3-4% считать удовлетворительной. При этом следует иметь в виду, что традиционная химическая модель (модель смеси) даже для плазмы с Г s 7 может дать удовлетворительные результаты по большинству параметров плазмы при обоснованном учете связанных, состояний и кулоновского взаимодействия. Достаточно надежные результаты могут быть получены также для некоторых параметров с использованием методов разложения термодинамических величин в канонические ансамбли, дать приемлемые результаты для не слишком широкого диапазона давлений в канале. [c.51]

Можно заметить, что числа Маха спутного потока, достигаемые в рассмотренной только что ударной трубе простейшего типа, даже при применении различных газов оказываются сравнительно мало отличающимися от единицы, а при отношении pJpl порядка 100—200 и пользовании в камере нагнетания и в рабочей трубе одним и тем же газом просто становятся непригодными для задач, выдвигаемых современной техникой перед ударными трубами. В связи с этим в последнее время стали строить ударные трубы переменного сечения, используя для ускорения потока эффект сопла Лаваля, и, кроме того, заставляют ударную волну гнать перед собой легкий поршень, что также может служить для увеличения рабочего числа Маха. [c.157]

Трансзвуковая проблема представляет собой комбинацию нерешенных задач ударных волн и пограничного слоя. Ответом инженера на это является стреловидное и треугольное крыло. Действительно, стреловидность увеличивает критическое число Ма. ха при достаточно большой стреловидности и малой относительной толщине крыла критическое число Маха может возрасти до сверхзвуковых значений, при которых снова произойдет возмущение потока. Однако известное для обыкновенных крыльев явление интенсивного прямого скачка и связанное с ним возмущение пограничного слоя в случае стреловидного крыла заменяется весьма ослабдениымн возмущениями. Существенным с точки зрения инженера является то обстоятельство, что при большой стреловидности область критических чисел Маха, вообще говоря, лежит вне части трубы, наиболее подверженной явлениям запирания таким образом, для исследований могут быть применимы лабораторные методы, а более дорогие и длительные полетные методы [c.76]

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]

Расчету нестационарного потока в канале переменной площади предшествовало рассмотрение задачи о течении в цилиндрической ударной трубе. Целью исследования было определение степени размазывания скачков в используемой разностной схеме. Результаты сравнивались с точным решением и с результатами, полученными по другим разностных схемам. Па рис. 2 показано распределение давления по оси трубы, длина которой была принята за единицу. Давление отнесено к своему начальному значению в высоконапорной камере. Точному решению, справедливому при х > 0.3, на рис. 2 отвечает сплошная линия. Вертикальные отрезки на ней - ударные волны, получившиеся в результате многократного отражения от стенки и от контактной новехности начального скачка, образовавшегося при разрыве диафрагмы. Тонкая сплошная кривая получена по разностной схеме [6] с описанной выше модификацией. Штриховая и штрихнунктирная линии представляют результаты, полученные в [9] при том же числе [c.136]

Представление о зависимости параметров ударной волны от начальных давлений и свойств газов можно получить из рассмотрения задачи о распаде произвольного разрыва, которая впервые в общем виде была решена Н. Е. Кочиным (1926). Верхний предел температуры в ударной волне, который достигается при очёнь большом перепаде давлений, тем выше, чем выше температура рабочего газа, чем он легче и чем тяжелее исследуемый газ. Так, на хороших установках получают ударные волны с числами Маха порядка 20 и температурами в аргоне, ксеноне порядка 20 000°. Еще более высокие температуры достигаются в отраженной волне после отражения падающей волны от закрытого конца трубы. Для повышения эффективности ударной трубы часто используют в качестве рабочего газа взрывчатую гремучую смесь (чтобы повысить температуру рабочего газа). [c.223]

Задача о поршне, вдвигаюш,емся в газ. Распад произвольного разрыва простейшая модель течения в ударной трубе. [c.94]

Современное изложение динамики газа не может быть полным без рассмотрения движения проводящего газа. До последнего времени вопросами движения проводящего газа занимались в связи с астрофизическими явлениями и процессами в верхних слоях атмосферы (ионосфере), где газ в значительной степени ионизирован. В настоящее время к рассмотрению движения проводящего газа приводят и другие практически интересные задачи. Например, проблема создания космических двигателей, задачи, возникающие в связи с проблемой управления термоядерными реакциями, задача ускорения высокотемпературных ионизированных потоков, образующихся в ударной трубе с помощью внещних электромагнитных полей, и др. [c.151]

Возможности теплеровской методики в сочетании с ударной трубой используются наилучшим образом, когда визуализируется целиком все поле потока в интересующей области и производится многокадровая съемка картины возмущений с частотой следования кадров и выдержкой, удовлетворяющими требованиям конкретной задачи. [c.127]

Метод визуализации ударных волн в разреженных газах, осниван-ный на свойствах кратковременных послесвечений, позволяет решать многие задачи, связанные с особенностями течений разреженных газов. Настоящая работа ограничивается рассмотрением возможностей метода для качественного анализа ряда явлений, связанных с течениями газов в ударных трубах. Применение метода для количественных [c.148]

Таким образо.м, параметр Id (4.9.10) приближенно может быть определен как время релаксации В нахождении этого параметра заключается важнейшая задача физики релаксационных процессов. Некоторые данные о времени диссо-циацна для кислорода и азота экспериментально получены в ударных трубах (рис. 4.9.2). [c.189]

Задача XII—23. На конце трубы мгновенно открывается кран А. Найти минимальное давление перед ним, если коэффициент расхода открытого крана ро = 0,6, скорость ударной волны а = 1000 м/с, статический напор перед закрытым краном Лц = 100 м. Исследовать закон измененпя расхода через кран. Трением в трубе пренебречь. [c.370]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...