Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Конференции
Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ
Начало: 13 Сентября 2016 Место проведения: Начало заседания в 11:00. «Площадка» в СПбПУ, IV учебный корпус, первый (ближний к главному зданию) подъезд, второй этаж, налево и еще раз налево, железная дверь в торце коридора, на двери справа кнопка домофона

Тема: Сверхзвуковые течения в радиальном сопле

Авторы: Сергей Петрович Киселев, Владимир Петрович Киселев, Виктор Нестерович Зайковский (ИТПМ СО РАН) kiselev@itam.nsc.ru

Доклад посвящен сверхзвуковым течениям воздуха в радиальном сопле при условиях, реализуемых в методе холодного газодинамического напыления. Радиальное сопло представляло собой два соосно расположенных диска, соединенных с кольцевой форкамерой, через которую подавался воздух в пространство шириной h между дисками. Представлены результаты экспериментов и численного моделирования сверхзвуковых течений в радиальном сопле при различной ширине сопла и фиксированном выходном сечении из форкамеры. В экспериментах измерялось статическое давление на стенках сопла. Численное моделирование выполнялось в рамках SST k - omega модели турбулентности с использованием пакета FLUENT. Расчеты проводились со вторым порядком точности по пространству и времени.

Показано, что в зависимости от ширины сопла, при фиксированном входном сечении, в сопле реализуются три типа течений:

  1. Если минимальное сечение находится на выходе из форкамеры, то переход через скорость звука происходит в этом сечении. В результате происходит натекание сверхзвуковой струи на внешнюю стенку сопла как на преграду. 
  2. Если минимальное сечение находится на входе в радиальное сопло, то переход через скорость звука происходит на входе в сопло. В этом случае в сопле реализуется течение близкое к адиабатическому, в котором происходит разгон газа до сверхзвуковой скорости. Небольшие потери полного давления происходят в косых ударных волнах, возникающих в окрестности точки присоединения отрыва на внутренней стенке сопла, а также в псевдоскачке вблизи выхода из сопла. 
  3. В сопле малой ширины (h/d0Cf M2, d0 – диаметр сопла) существенное влияние на течение газа оказывает вязкость. В этом случае под действием силы трения о стенки внутри сопла возникает псевдоскачок, в котором газ тормозится от сверхзвуковой до дозвуковой скорости. В работе исследована структура псевдоскачка.

Работа была выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ: №14-01-00352 и №16-01-00156.

Литература:

С.П. Киселев, В.П. Киселев, В.Н. Зайковский О механизме автоколебаний сверхзвуковой радиальной струи, истекающей в затопленное пространство // ПМТФ. – 2016. – Т. 57, № 2. – С. 53 – 63.

Контактная информация: