Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
Скорость полета, км/с
Фиг. 42. Температура на осевой линии тока за головным скачком перед
сферой при последующем иаоэнтропическом расширении до давления окружающей
среды [83].
Скорость полета и^км/с
Фиг. 43. Относительная плотность на осевой линии тока аа головным скачком
перед сферой при последующем изоэнтропическом расширении до давления
окружающей среды [83].
- плотность набегающего потока.
w
;з
'з'ав
¦а
S
8
g-ае
3 0,4 §
E
8 0,2 I
Вы сота, км /%
60 / а=С
/ 75
Рави твесиыа воздух
б 9
Снорость полета Мс,км/с
12
Фиг. 44. Относительная скорость на осевой линии тока за головным скачком
перед сферой при последующем изоэнтропическом расширении до давления
окружающей среды [83].
0
1
С
а.
Скорость полета umtкм/с
Фиг. 45. Температура на осевой линии тока за головным скачком перед
сферой при последующем изоэнтропическом расширении до давления окружающей
среды (сравнение между равновесным и замороженным течениями) [S3].
I - равновесное течение, 2 - замороженное течение по колебательным
степеням свободы и химическому составу.
Скорость полета км/с
Фиг. 46. Относительная плотность на осевой линии тока за головным скачком
перед сферой при последующем изоэнтропическом расширении до давления
окружающей среды (сравнение между равновесным и замороженным течениями
[S3].
1 - замороженное течение по колебательным степеням свободы и химическому
составу; 2 - равновесное течение; -
плотность набегающего потока.
ТЕЧЕНИЕ В СЛЕДЕ
131
В первом приближении температура увеличивается линейно в зависимости от
скорости полета (фиг. 42).
При малой скорости плотность следа составляет примерно Vio от плотности
окружающей среды и почти не зависит от высоты, в то время как при высоких
скоростях она уменьшается до ¦Узо от плотности окружающей среды (фиг. 43,
44).
Температуры и плотности следа за сферой на высоте 60 км при равновесном и
замороженном течении сравниваются на фиг. 45 и 46 в зависимости от
скорости полета.
Исследовались два случая расположения на сфере точки замораживания газа
по колебательным степеням свободы и составу. В первом случае точка
находится около звуковой точки, во втором - на расстоянии ф = 90° от
критической точки. Как видно на фиг. 45, если поток проходит через скачок
в равновесном состоянии, затем замораживается и после обтекания тела
попадает в след, его температура может сильно отличаться от равновесной,
что существенно влияет на картину течения в следе. Из фиг. 45 также
видно, что если рекомбинация в потоке происходит при давлении окружающей
среды, то температура может возрасти в 2-5 раз в зависимости от скорости
полета. На фиг. 45 и 46 показаны также кривые для у = 1,4, которые
соответствуют состоянию газа, замороженного по колебательным степеням
свободы и химическому составу в головном скачке уплотнения и в поле
течения. В этом случае температура и плотность близки к равновесным
значениям.
2.2.1. Ламинарный след, определяемый процессом теплопроводности
Используя уравнение квазиравновесного состояния для высокотемпературного
воздуха, Фельдман [83] получил численное решение для ламинарного следа за
сферой, определяемого процессом теплопроводности.
Когда давление в направлении потока уменьшается до значения в окружающей
среде, то дальнейшее охлаждение следа происходит за счет теплопроводности
от высокотемпературного ядра в окружающую холодную среду. Охлаждение за
счет излучения пренебрежимо мало.
Для ламинарного равновесного потока воздуха на высоте 18 км при скорости
и" = 5,3 км/с за точкой, где р-к рФельдман [83] построил профили полной и
статической энтальпии, скорости, температуры и плотности для
определяемого процессом теплопроводности следа за сферой в зависимости от
г* = - г/гп (г - радиус, гп - радиус носка). Для определяемого процессом
теплопроводности следа длина, измеряемая вдоль следа от центра
сферической носовой части, обозначается через хг. Как видно из фиг. 47-
50, эти профили не расширяются в радиаль-
132
ГЛАВА VIII
ном направлении, как в случае диффузии, по-видимому, вследствие того, что
плотность в ядре ниже, чем вне его. Поскольку внешняя область следа с
большой плотностью является очень интен-
!>
CD
С '
О.
'3
?
О
о
о.
Равновесный вс з дух
Расстояние от ^ о faz/r$) ^ч/ у1 OsSjs/ .2 точки,где р-*р"
•Ю~3см~'
VA ю' 26 1 \ 40 j j w \
О 10 20 30
Энтальпия (h/ha,) -1 Фиг. 47. Профили энтальпии определяемого процессом
теплопроводности ламинарного следа за сферой [83].
Высота 18 км, иоо - 5,3 км/с.
Скорость {-(и/Цп)
Фиг. 48. Профили скорости определяемого процессом теплопроводности
ламипарпого следа за сферой [83].
Высота 18 км, = 5,3 км/с.
сивным поглотителем тепла, относительно большое уменьшение температуры
ядра с низкой плотностью уравновешивается малым увеличением температуры
окружающего газа, что предотвращает распространение энтальпии.
О 7,0 2,0 3,0 4,0
Температура Г, Ю3 К
Фиг. 49. Профили температуры определяемого процессом теплопроводности
