Влияние физико-химических характеристик среды на ударно-волновые процессы
|
Введение 4
1. Состав и свойства воздушной смеси при различных температурах и давлениях 6
2. Поверхности сильного разрыва, их классификация и общи вид условий динамической
совместности 11
1) Поверхности сильного разрыва и их классификация 11
2) Общий вид условий динамической совместности 12
3. Изменение полного теплосодержания за ударной волной 15
4. Релаксационная структура ударных волн 19
5. Зависимость интенсивности ударной волны от скорости её перемещения и адиабатического
коэффициента 24
6. Изменение полного теплосодержания в потоке газа после пересечения им встречных волн
разной интенсивности 28
Заключение 34
Список литературы 36
1. Состав и свойства воздушной смеси при различных температурах и давлениях 6
2. Поверхности сильного разрыва, их классификация и общи вид условий динамической
совместности 11
1) Поверхности сильного разрыва и их классификация 11
2) Общий вид условий динамической совместности 12
3. Изменение полного теплосодержания за ударной волной 15
4. Релаксационная структура ударных волн 19
5. Зависимость интенсивности ударной волны от скорости её перемещения и адиабатического
коэффициента 24
6. Изменение полного теплосодержания в потоке газа после пересечения им встречных волн
разной интенсивности 28
Заключение 34
Список литературы 36
При движении газа с большими сверхзвуковыми скоростями было обнаружено появление узких (по сравнению с характерным размером течения) зон с резким изменением газодинамических параметров. В газовой динамике такие зоны моделируются поверхностями, на которых газодинамические параметры терпят разрыв. Эти поверхности называются поверхностями сильного разрыва (в отличие от поверхностей слабого разрыва, на которых терпят разрыв производные газодинамических параметров)
Основы теории, описывающей формирование поверхностей сильного разрыва, были заложены еще в работах Римана, Рэнкина , Гюгонио.
Распространение поверхностей сильного разрыва имеет волновой характер, поэтому из обычно называют ударными волнами.
Исследование возникновения, распространения и свойств ударных волн является очень важным разделом газовой динамики, которую обычно определяют как аэродинамику больших скоростей и малой пространственной протяжённости.
Изложению фундаментальных основ теории ударных волн и изучению отдельных аспектов этой теории всегда уделялось и продолжает уделяться большое внимание в учебниках и монографиях (см., например, [1, 2, 3, 4, 5, 6]).
В настоящее время в отдельную область выделилось исследование бегущих одномерных волн. В двухтомнике [7] проведена систематизация газодинамических разрывов и волн и предложена методика исследования соответствующих волновых процессов.
В данной работе методика, разработанная в [7], применяется для исследования интенсивности бегущих волн и изменения удельного теплосодержания при пересечении таких волн потоком газа, в котором возбуждены внутренние степени свободы молекул и идут химические реакции.
Физико-химические процессы могут существенно изменять свойства различных газов (например, воздуха). Влияние этих изменений на процессы перемещения бегущих волн и поведения газа за этими волнами и исследуется в настоящей работе.
Основы теории, описывающей формирование поверхностей сильного разрыва, были заложены еще в работах Римана, Рэнкина , Гюгонио.
Распространение поверхностей сильного разрыва имеет волновой характер, поэтому из обычно называют ударными волнами.
Исследование возникновения, распространения и свойств ударных волн является очень важным разделом газовой динамики, которую обычно определяют как аэродинамику больших скоростей и малой пространственной протяжённости.
Изложению фундаментальных основ теории ударных волн и изучению отдельных аспектов этой теории всегда уделялось и продолжает уделяться большое внимание в учебниках и монографиях (см., например, [1, 2, 3, 4, 5, 6]).
В настоящее время в отдельную область выделилось исследование бегущих одномерных волн. В двухтомнике [7] проведена систематизация газодинамических разрывов и волн и предложена методика исследования соответствующих волновых процессов.
В данной работе методика, разработанная в [7], применяется для исследования интенсивности бегущих волн и изменения удельного теплосодержания при пересечении таких волн потоком газа, в котором возбуждены внутренние степени свободы молекул и идут химические реакции.
Физико-химические процессы могут существенно изменять свойства различных газов (например, воздуха). Влияние этих изменений на процессы перемещения бегущих волн и поведения газа за этими волнами и исследуется в настоящей работе.
В настоящей работе проводилось исследование влияния физико-химических характеристик воздушной смеси на поведение одномерных бегущих волн. Состав и свойства воздушной смеси при различных температурах и давлении могут сильно отличаться.
В работе подробно рассмотрено изменение термодинамических свойств в высокотемпературном газе.
В сверхзвуковых потоках газов возникают области резкого изменения газодинамических параметров, которые моделируются поверхностями сильного разрыва. В работе приведена классификация поверхностей сильного разрыва. Выписан общий вид условий динамической совместности.
На их основе исследовано изменение параметров воздушной смеси за ударными волнами с разными скоростями перемещения.
Основное внимание уделяется изменению полного теплосодержания в газах с разным значением адиабатического коэффициента у . В газе с физико-химическими процессами адиабатический коэффициент у может сильно отличаться от значения 1.4, которое наблюдается в воздухе при нормальных температуре и давлении.
В монографии [7] был предложен метод исследования величины Ho = h0 / h (h0 и h0 - значения полного теплосодержания по обе стороны от фронта волны) в условиях, когда адиабатический коэффициент у не изменяется при переходе через ударную волну.
При переходе воздушной смеси через ударную волну большой интенсивности может изменяться состав и свойства газа. В данной работе подробно рассматривается релаксационная структура ударной волны. В результате делается вывод о том, что метод, предложенный В.Н.Усковым
(см.[7]) всегда может быть использован для исследования величины Но сразу за фронтом ударной волны (на границе зоны RT-релаксации).
В случае, когда числа Маха и интенсивность волн не очень велика, состав и адиабатический коэффициент у сохраняются за ударной волной. При этом метод В.Н.Ускова может быть применен и для исследования Но не только за фронтом волны, но и в состоянии нового термодинамического равновесия.
В настоящей работе подробно исследовано влияние величины у на интенсивность бегущих ударных волн при разных скоростях их перемещения D. Было показано, что интенсивность ударной волны возрастает с увеличением у. Величина интенсивности зависит от (и - D)2, поэтому при наложении графиков друг на друга кривые, соответствующие одинаковым значениям модуля разности скоростей, полностью совпадают. Однако, в пределах 0 < D < и интенсивность уменьшается с увеличением параметра D, а в пределах и < D < 2и - зеркальным образом увеличивается. Это связано с тем, что в случае, когда D < и, встречная волна лишь затормаживает поток, а при D > и поворачивает в противоположном направлении.
Далее в работе исследовано изменение полного теплосодержания Но в потоке газа после пересечения им встречных волн разной интенсивности. Построены зависимости отношения Но от интенсивности ударной волны J при разных значениях числа Маха и адиабатического коэффициента у. Обнаружена немонотонность поведения функции Но (J). При сравнительно малых значениях интенсивности Но (J) убывает, а затем, с увеличением J, начинает возрастать. Показано, что с увеличением числа Маха минимум функции Но (J) сдвигается вправо по оси абсцисс и становится менее выраженным.
Исследования, проведенные в работе, могут найти применение во многих разделах высокоскоростной и высокотемпературной аэродинамики.
В работе подробно рассмотрено изменение термодинамических свойств в высокотемпературном газе.
В сверхзвуковых потоках газов возникают области резкого изменения газодинамических параметров, которые моделируются поверхностями сильного разрыва. В работе приведена классификация поверхностей сильного разрыва. Выписан общий вид условий динамической совместности.
На их основе исследовано изменение параметров воздушной смеси за ударными волнами с разными скоростями перемещения.
Основное внимание уделяется изменению полного теплосодержания в газах с разным значением адиабатического коэффициента у . В газе с физико-химическими процессами адиабатический коэффициент у может сильно отличаться от значения 1.4, которое наблюдается в воздухе при нормальных температуре и давлении.
В монографии [7] был предложен метод исследования величины Ho = h0 / h (h0 и h0 - значения полного теплосодержания по обе стороны от фронта волны) в условиях, когда адиабатический коэффициент у не изменяется при переходе через ударную волну.
При переходе воздушной смеси через ударную волну большой интенсивности может изменяться состав и свойства газа. В данной работе подробно рассматривается релаксационная структура ударной волны. В результате делается вывод о том, что метод, предложенный В.Н.Усковым
(см.[7]) всегда может быть использован для исследования величины Но сразу за фронтом ударной волны (на границе зоны RT-релаксации).
В случае, когда числа Маха и интенсивность волн не очень велика, состав и адиабатический коэффициент у сохраняются за ударной волной. При этом метод В.Н.Ускова может быть применен и для исследования Но не только за фронтом волны, но и в состоянии нового термодинамического равновесия.
В настоящей работе подробно исследовано влияние величины у на интенсивность бегущих ударных волн при разных скоростях их перемещения D. Было показано, что интенсивность ударной волны возрастает с увеличением у. Величина интенсивности зависит от (и - D)2, поэтому при наложении графиков друг на друга кривые, соответствующие одинаковым значениям модуля разности скоростей, полностью совпадают. Однако, в пределах 0 < D < и интенсивность уменьшается с увеличением параметра D, а в пределах и < D < 2и - зеркальным образом увеличивается. Это связано с тем, что в случае, когда D < и, встречная волна лишь затормаживает поток, а при D > и поворачивает в противоположном направлении.
Далее в работе исследовано изменение полного теплосодержания Но в потоке газа после пересечения им встречных волн разной интенсивности. Построены зависимости отношения Но от интенсивности ударной волны J при разных значениях числа Маха и адиабатического коэффициента у. Обнаружена немонотонность поведения функции Но (J). При сравнительно малых значениях интенсивности Но (J) убывает, а затем, с увеличением J, начинает возрастать. Показано, что с увеличением числа Маха минимум функции Но (J) сдвигается вправо по оси абсцисс и становится менее выраженным.
Исследования, проведенные в работе, могут найти применение во многих разделах высокоскоростной и высокотемпературной аэродинамики.
Подобные работы
- Влияние физико-химических характеристик среды на ударно-волновые
процессы
Магистерская диссертация, физика. Язык работы: Русский. Цена: 5550 р. Год сдачи: 2016 - Модифицирование конструкционного алюминия воздействием мощного ионного пучка
Магистерская диссертация, технология производства продукции. Язык работы: Русский. Цена: 6400 р. Год сдачи: 2017 - Исследование процессов структурообразования при сварке под давлением меди и молибдена
Бакалаврская работа, материаловедение . Язык работы: Русский. Цена: 4310 р. Год сдачи: 2021 - Моделирование динамики парокапельных сред в процессе регазификации
Магистерская диссертация, механика. Язык работы: Русский. Цена: 4965 р. Год сдачи: 2019 - ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ДИОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА STAR-CCM+
Магистерская диссертация, программирование. Язык работы: Русский. Цена: 5690 р. Год сдачи: 2018