Экспериментальные исследования структуры перерасширенной сверхзвуковой струи

Авторы

Пономарев А. А.^*, Пономарев Н. Б.^**, Кириллов Е. Б.^***

Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия

*e-mail: ponomar_aa@mail.ru
**e-mail: ponomarevnb@mail.ru
***e-mail: kirilloveb@mail.ru

Аннотация

Работа посвящена экспериментальному изучению структуры струй, истекающих из сверхзвуковых осесимметричных сопел в режиме перерасширения. В статье показано, что по картине течения в струе, истекающей из сопла, можно судить об особенностях течения внутри сопла, в частности, о типе отрыва потока от стенок сопла. В работе с помощью прибора, работающего по методу Теплера, получены теневые картины течений в перерасширенных струях, истекающих из сверхзвуковых сопел. Были использованы два сопла, в которых в режиме перерасширения реализовывались различные виды отрыва потока («типичный» и «нетипичный»). Показано, что расположение скачков уплотнения и распределение вектора скорости потока в струях существенным образом зависит от того, какой тип отрывного течения реализовался в сопле.

Ключевые слова:

сверхзвуковое сопло, отрывные течения, визуализация течения

Библиографический список

1. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование / Е.В. Лебединский, Г.П. Калмыков, С.В. Мосолов и др.; Под ред. академика РАН А.С. Коротеева. — М.: Машиностроение, 2008.
2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит, 1969.
3. Shmucker R.H., Braitinger M.E. Ein vereinfachtes Verfahren zur Abshatzung der Leistungsgrenzen von Triebwerken fur Kernstufen parallelgestufter Raketen und einstufige Trager // Proceedings of 24^th International Astronautical Congress, Baku, USSR, 1973.
4. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит, 1969.
5. Nave L.H. Sea Side Loads in High-Area-Ratio Rocket Engines // AIAA Paper 73-1284, 1973.
6. Пономарев А.А., Пономарев Н.Б. Об отрывных течениях в сверхзвуковых соплах // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18, № 3. С. 55-64.
7. Комаров В.В, Пономарев А.А., Пономарев Н.Б. Экспериментальные исследования нетипичного отрыва потока газа в сопле с коническим насадком // Электронный журнал «Труды МАИ», 2010, выпуск № 40: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=22868.
8. Gross A. Experimental Investigations of Flow Restricted Shock Separation in High-Area-Ratio Nozzle with Exit Cone // AIAA Paper 2009-5145, 2009.
9. Пономарев А.А. Экспериментальные и расчетные исследования условий появления нетипичного отрыва потока в соплах и потерь удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания: Диссертация на соиск. уч. ст. канд. физ.-мат. наук; защищена на заседании диссертационного совета Д212.125.14 при МАИ 18.11.2011, 149 с.
10. Nasuti F. Flow Structures and Separation in Overexpanded Rocket Nozzles // Proceedings of European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), Moscow, 2006.
11. Reijasse Ph. Flow Separation Regimes Induced by Cap-Shock in Overexpanded Optimized Propulsive Nozzles // Proceedings of European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), Moscow, 2006.

Скачать статью