Отработка методики измерения теплового потока на сверхзвуковой аэродинамической установке
Автор: Сергей Станиславович Попович
Соавторы: А.Г. Здитовец, И.А. Загайнов
Организация: НИИ механики МГУ
Тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью, испытывает на себе эффект аэродинамического нагрева пропорциональный скорости движения. В то же время при течении сверхзвукового потока в канале, например, аэродинамической трубы, часть внутренней энергии потока преобразуется в кинетическую энергию. В результате термодинамическая температура потока значительно снижается. При этом теплоизолированные стенки канала принимают равновесную температуру стенки – адиабатную температуру, близкую к начальной температуре торможения потока.
В области сверхзвуковых внутренних течений в каналах актуальным представляется учёт при определении теплового потока и коэффициента теплоотдачи локальных изменений определяющей температуры – равновесной (адиабатной) температуры стенки. Как показано в ряде работ [1, 2], погрешность в определении коэффициента теплоотдачи, рассчитанного без учета локальных изменений равновесной температуры стенки, может составлять до 50%. В центре Лэнгли NASA, подводя итоги проведенных за последние 50 лет исследований в области высокоскоростного аэродинамического нагрева [3], отмечают, что дальнейшее повышение точности определения закономерностей теплоотдачи при обтекании сверхзвуковым потоком поверхностей сложной формы требует тщательного исследования локальных значений равновесной температуры стенки.
В рамках работы проводится отработка методов измерения теплового потока в стенку при обтекании ее сверхзвуковым потоком воздуха. Исследования проводятся на сверхзвуковой аэродинамической установке АР-2 с помощью датчиков теплового потока, ИК-камеры и термопар.
Исследования проводятся при поддержке гранта РНФ №23-19-00096.
1.Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С., Попович С.С. Коэффициент восстановления температуры в сжимаемом турбулентном пограничном слое // Теплофизика высоких температур. 2022. Т. 60. № 3. С. 455-480.
2.Popovich S.S. Aerodynamic cooling of the wall in the trace of a supersonic flow behind a backward-facing ledge // Fluid Dynamics. 2022. Vol. 57. N. 1. P. 57–64.
3.Neumann R.D., Freeman D.C. Experimental Measurement of Aerodynamic Heating About Complex Shapes at Supersonic Mach Numbers // Journal of Spacecraft and Rockets. 2012. Vol. 49. N. 6. P. 1080-1087.
