Нестационарные газодинамические и тепловые процессы при взаимодействии ударной волны с затупленным цилиндром
Автор: Елизавета Андреевна Карнозова
Соавторы: Губанов В. В., Филатов А. А., Знаменская И. А.
Организация: Физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова
Исследование тепловых потоков в ударно-волновых течениях со сложной структурой требует комплексного подхода с использованием современных цифровых методов регистрации и анализа данных. Целью данной работы является комплексный анализ нестационарных газодинамических и тепловых процессов в высокоскоростных газовых потоках с ударными волнами.
Экспериментальное исследование нестационарного процесса дифракции и обтекания аэродинамической модели – тела вращения (затупленный по сфере цилиндр), установленного вдоль оси симметрии течения, проводилось в рабочей части камеры низкого давления ударной трубы с прямоугольным сечением 24×48 мм. Регистрация тепловых полей, формирующихся с течением времени на обтекаемых поверхностях газодинамического канала, проводилась совместно с высокоскоростной теневой визуализацией ударно-волновых структур, образующихся в результате дифракции плоской ударной волны с числом Маха в диапазоне М=2,5–4,0 на модели (см. Рис.1а).
Тепловое излучение, сопровождающее происходящие внутри рабочей секции газодинамические процессы, регистрировалось через боковые кварцевые стенки рабочего участка в диапазоне порядка 1,5–2,8 мкм с помощью инфракрасной камеры Telops FAST M200. Частота съемки достигала 2000 Гц, время экспозиции одного кадра варьировалось от 200 до 500 мкс.
Процесс дифракции ударной волны на модели (10–15 мкс), установление стационарного обтекания (15–300 мкс), дальнейшие взаимодействия ударно-волновых конфигураций регистрировались теневым методом при скорости регистрации 150000к/с.
Рис. 1. Кадр теневой съемки (а) и термограмма (б)– обтекание модели потоком за ударной волной с М=3,3.
Показано, что тепловое излучение, регистрируемое при обтекании стенок канала (окон камеры) и поверхности модели (см. Рис.1б), соответствует периодам времени до 200–400 мкс после начала взаимодействия ударной волны с моделью в зависимости от числа Маха падающей ударной волны.
1. Karnozova E., Znamenskaya I., Doroshchenko I., Sysoev N., Lutsky A. Energy conversions at shock wave interaction with pulse discharge in profiled channel // Physics of Fluids. 2024. Vol. 36, № 12. P. 126120.
2. Карнозова Е.А., Попович С.С. Термографическое исследование тепловых потоков в высокоскоростных течениях за ударными волнами // сборник Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тезисы докладов XXV Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика А.И. Леонтьева. 9-13 июня 2025.
