Научная статья на тему 'Набегание ударной волны на клин, обтекаемый сверхзвуковым потоком'

Набегание ударной волны на клин, обтекаемый сверхзвуковым потоком Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
211
138
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Ученые записки ЦАГИ
ВАК
Область наук

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Маковский Ю. Ф., Шугаев Ф. В.

Содержится описание экспериментальног о исследования падения ударной волны на клин с полууглом раствора 5°, находящийся в сверхзвуковом потоке, при числе М потока М1 = 1,46 и падающей ударной волны М2 = 1,51. Приведены значения плотности газа в различных областях потока, полученные при помощи интерферометра.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Набегание ударной волны на клин, обтекаемый сверхзвуковым потоком»

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ Ц А Г И Т о м IV 19 7 3

№ 3

УДК 533.011:534.222.2

НАБЕГАНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ НА КЛИН, ОБТЕКАЕМЫЙ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ

Ю. Ф. Маковский, Ф. В. Шугаев

Содержится описание экспериментального исследования падения ударной волны на клин с полууглом раствора 5°, находящийся в сверхзвуковом потоке, при числе М потока М, = 1,46 и падающей ударной волны Мо = 1,51. Приведены значения плотности газа в различных областях потока, полученные при помощи интерферометра.

Задача о взаимодействии ударной волны с клином, обтекаемым сверхзвуковым потоком газа, в линейном приближении рассматривалась в работах [1| (бесконечно тонкий клин) и [2] (слабая волна сжатия, падающая на клин). В статье |3] приведено численное решение задачи для случая, когда падающая ударная волна испытывает правильное отражение от поверхности клина.

В описываемой здесь работе экспериментально исследовалось набегание ударной волны на клин с полууглом раствора 5°, обтекаемый сверхзвуковым потоком. Направление движения волны совпадало с направлением потока, обтекающего клин. При этом падающая ударная волна испытывала маховское отражение от поверхности клина. Опыты проведены в двухдиафрагменной ударной трубе, в которой возникали две ударные волны. Поток за первой ударной волной создавал сверхзвуковое обтекание клина, после чего на него падала вторая ударная волна. Промежуток времени между приходом первой и второй ударных волн в рабочую секцию составлял 50— 150 мкс. Рабочим газом служил азот. Число М потока, обтекающего клин, М, = 1,46, число М волны, падающей на клин, М2 = 1,51. Скорости ударных волн измерялись с помощью пьезодатчиков. Для измерения плотности газа применялся интерферометр Маха—Цендера. Источником света интерферометра служил импульсный рубиновый ОКГ (оптический квантовый генератор) с модулированной добротностью. Были получены также теневые снимки процесса.

Типичная интерферограмма, снятая через 4,9 мкс после соударения падающей ударной волны с носком клина, приведена на фиг. 1. Здесь / — первоначальная волна на клине; 2— падающая ударная волна; 3, 4—ударные волны после взаимодействия; 5—ударная волна, образующаяся при установившемся обтекании клина потоком газа за второй ударной волной. В результате обработки экспериментальных данных было определено положение ударных волн после взаимодействия и найдено значение плотности в различных областях течения. Плотность рассчитывалась по формуле йр=Х5/(б£). Здесь X—длина волны света, излучаемого ОКГ (Х = 6943 А), к—постоянная Гладстона—Дэйла, I —длина пути луча, В—смещение интерференционной полосы.

Опыты показали, что плотность газа в пробке за первой и второй ударными волнами практически постоянна. Наблюдаемая около клина картина течения близка к автомодельной.

На фиг. 2 приведен теневой снимок процесса и показано положение ударных волн вблизи клина. Здесь же приведены значения плотности в разных

м, = 1,46;

Отношение

плотностей

Расчет

Эксперимент

1.31 1.3

1,88 1,8

2,36 2,2

2.91 2,6

— 2.5

Фиг. 2

областях потока и значения чисел М ударных волн. В результате взаимодействия падающей ударной волны АВ с головной волной АС образуются две новые ударные волны <40 и АО, между которыми возникает контактная поверхность АЕ. В наших условиях плотности газа за ударными волнами AD и АО практически совпадают, и контактная поверхность на снимках не заметна. Возмущенная область OEDFK, параметры течения в которой переменны, ограничена сверху ударной волной, исходящей из точки О. Область 5 соответствует обтеканию клина сверхзвуковым потоком с новым числом М. Расчетные и экспериментальные значения плотности в областях 1—5 хорошо согласуются. Расчет относится к совершенному газу при -(• = 1,4. В возмущенной области OEDFK плотность газа убывает в направлении от носка клина вниз по потоку. Вблизи поверхности клина это убывание составляет примерно 10%. Опыты показывают, что число М6 ножки маховской конфигурации ОК превышает число М2 падающей ударной волны. Скорость волны ОК в лабораторной системе координат меньше скорости набегающей волны АВ (v0K—Q,9bvAB).

ЛИТЕРАТУРА

1. Smyrl J, L. The impact of a shock wave on a thin two-dimensional aerofoil moving at supersonic speed. J. FI. Mech., vol. 15, 1963.

2. Тер-Минасянц С. М. Задача о дифракции плоской волны на клине, движущемся со сверхзвуковой скоростью. Доклады АН СССР, т. 155, № 4, 1964.

3. Ту газа ков Р. Я. Взаимодействие ударной волны с клином, движущимся со сверхзвуковой скоростью. .Ученые записки ЦАГИ“, т. И, № 2, 1971.

Рукопись поступила 24/VII 1972 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.