Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Сверхзвуковые аэродинамические трубы




К сверхзвуковым аэродинамическим трубам относятся трубы со скоростями потока М>1,5. эти трубы бывают постоянного и кратковременного действия. Основным элементом этих труб является сверхзвуковое сопло Лаваля, преобразующее дозвуковой поток на входе в сверхзвуковой на выходе. Для удобства проведения оптических исследований рабочая часть делается прямоугольного сечения.

Сверхзвуковые трубы постоянного действия представляют собой очень сложное и дорогостоящее инженерное сооружение, работающее от многоступенчатого компрессора большой мощности (до 300 000 КВт), вес вращающихся частей которого достигает 5000 Т. Эти трубы имеют сложную систему изменения конфигурации рабочей части трубы, обеспечивающую малые потери в скачках уплотнения, систему осушки, подогрева и охлаждения воздуха.

Сверхзвуковые трубы кратковременного действия бывают следующих типов: баллонные, вакуумные, смешанного типа и эжекционного действия. Устройство их аналогично трубам для околозвуковых скоростей, отличие заключается в том, что рабочая часть с моделью располагается за диффузором сопла Лаваля. Принципиальная схема сверхзвуковой трубы смешанного типа представлена на рисунке 7.5.

Рис. 7.5. Сверхзвуковая труба кратковременного действия

смешанного типа:

1- резервуар высокого давления, 2-подогреватель, 3-быстродействующий клапан, 4-рабочая часть, 5-регулируемый сверхзвуковой диффузор,

6-холодильник, 7-вакуумный резервуар.

Эти трубы обеспечивают получение скоростей, соответствующих М = 6–7, а при использовании вместо воздуха лёгких газов (ксенона, криптона) до М = 11–17. Получение таким способом чисел М = 15–20 требует высокой температуры подогрева воздуха и огромных перепадов давления.

В последнее время в связи с интенсивным развитием космической техники и повышением скорости полёта ЛА возникла необходимость исследования движения тела при гиперзвуковых скоростях. Для осуществления этих исследований применяются:

- гиперзвуковые аэродинамические трубы с подогревателями;

- установки адиабатического сжатия;

- ударные трубы;

- электроимпульсные аэродинамические трубы;

-баллистические тиры.

Принцип действия гиперзвуковых труб с подогревателями основан на том, что при подогреве воздуха на входе в сопло, воздух на выходе из сопла не конденсируется за счёт расширения. Так, подогрев воздуха до 1000 К позволяет достигать чисел М = 10, а до 2000 КМ = 15.

При использовании гелия можно достигнуть М = 20 – 30. нагревание рабочего тела достигается различными способами: сжиганием топлива, применением теплообменников, электродуговых подогревателей.

Простейшая ударная труба (Рис.7.6) представляет собой длинный цилиндрический канал 1, закрытый с одного конца и разделённый диафрагмой 2 на две камеры неравного объёма. Меньшая камера 1 заполняется толкающим газом под высоким давлением, большая 3, снабжённая диффузором 4, помещается в вакуумную камеру 6. После разрушения диафрагмы газ в левой части камеры расширяется, что вызывает распространение в камеру высокого давления волны разряжения, а в камеру низкого давления волны сжатия.

По мере прохождения ударной волны рабочий газ за её фронтом сжимается, температура его растёт и он приводится в движении в направлении распространения ударной волны. Если скорость ударной волны постоянна, то за ударной волной следует область установившегося высокотемпературного потока рабочего газа, обтекающего модель. Такие трубы применяются для изучения нестационарных аэродинамических процессов, кинетики химических реакций и т.п. и позволяют получать скорости, соответствующие М = 20 – 25. продолжительность установившегося течения весьма мала (0,1 – 1)·10-3 с и определяется соотношением скоростей и .

Рис. 7.6. Схема ударной аэродинамической трубы:

1-камера высокого давления, 2-главная диафрагма, 3-камера низкого давления, 4-диффузор, 5-вспомогательная диафрагма, 6-вакуумная камера (рабочая часть), 7-исследуемая модель.

 

В ударных электромагнитных трубах источником мощных ударных волн является электрический разряд батареи конденсаторов большой ёмкости. При этом газ нагревается до нескольких десятков тысяч градусов, а ударная волна имеет скорость несколько десятков и даже сотен километров в секунду. Время существования потока газа очень мало (20-30) 10-6с, а число Маха невелико М =3 – 4, так как скорость звука в сильно нагретом газе невелика. Эти трубы используются при изучении магнитогидродинамических процессов.

В адиабатических установках высокотемпературный поток газа получается за счёт его адиабатического сжатия перед входом в сопло. Установка (Рис. 7.7) состоит из длинного цилиндра (пушечного ствола 3), в котором может перемещаться со сверхзвуковой скоростью лёгкий поршень 8, приводимый в движение после разрушения диафрагмы 2 в камере высокого давления 1. Адиабатический подогрев газа осуществляется за счёт многократного отражения ударной волны от вспомогательной диафрагмы 5 и поршня.

Рис. 7.7. Аэродинамическая труба, работающая на принципе

адиабатического сжатия:

1-камера высокого давления, 2-главная диафрагма, 3-камера низкого давления, 4-сопло, 5-вспомогательная диафрагма, 6-рабочая часть, 7-вакуумная камера, 8-поршень, 9-исследуемая модель.

Этим способом можно получить в течение примерно 0,1 секунды поток газа с температурой торможения 3000 К.

Другим методом исследования движения тел с большими скоростями является использование баллистических тиров, представляющих собой длинную трубу 3, в которую выстреливается из специальной пушки 2 изучаемое тело. При этом необходимые значения М и Re получаются путём подбора скорости выстреливания и давления в трубе (Рис. 7.8).

Рис. 7.8. Схема баллистического тира с потоком воздуха в трубе:

1-конфузор, 2-легкогазовая пушка, 3-рабочая часть, 4-сопло, 5-улавливатель модели.

Для сообщения снаряду требуемой скорости используются так называемые легкогазовые пушки, в которых вместо продуктов сгорания пороха применяются лёгкие газы (например, гелий), которые нагреваются адиабатическим сжатием или электрическим разрядом.

При использовании порохового заряда для разгона поршня достигаются скорости 2,5 км/с, электроразрядные пушки могут обеспечить скорости до 10-12 км/с при температуре газа до14000 К.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 4912; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.