6 / 13
С.Т. Суржиков
38
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5
Отметим эквидистантность фронта ударной волны форме обтекаемой по-
верхности. Изменение давления в сжатом слое по нормали к поверхности не-
значительно, а вдоль поверхности — достаточно заметно (рис. 5).
Распределение поступательной температуры в сжатом слое крайне неодно-
родно. По направлению к поверхности сразу за фронтом ударной волны наблю-
дается резкое возрастание поступательной температуры, обусловленное резким
увеличением частоты столкновений частиц. На рис. 4,
б
эта область течения хоро-
шо идентифицируется узкой полоской на внешней границе сжатого слоя. Следом
за указанной областью образуется релаксационная зона переднего фронта ударной
волны, в которой начинают протекать разнообразные химические реакции, вклю-
чая реакции диссоциации и ионизации. В этой области течения не успевает уста-
новиться термическое равновесие по внутренним степеням свободы.
В соответствии с рис. 6,
а
в релаксационной области температуры колеба-
тельных степеней свободы молекул N
2
, O
2
и NO различаются весьма заметно.
Термическое равновесие устанавливается на расстоянии около 25 см от поверх-
ности. В основной части сжатого слоя (зона сжатого слоя
х
3…23 см) поступа-
тельная и колебательные температуры практически не изменяются. В области
пограничного слоя температура резко падает до
w
T
2000 K.
Согласно двумерному полю, приведенному на рис. 4,
в
,
в значительной ча-
сти сжатого слоя течение дозвуковое. Звуковая линия на этом рисунке специ-
ально выделена.
Отмеченные закономерности сильно зависят от исследуемой точки траек-
тории. Распределение поступательной и колебательных температур вдоль кри-
тической линии тока для пятой точки траектории показано на рис. 6,
б
. Темпе-
ратура в сжатом слое здесь не превышает 3500 K, а релаксационная зона оказы-
вается более протяженной, чем в предыдущем случае — приблизительно 5 см.
Как и ранее, наибольшее время колебательной релаксации наблюдается для мо-
лекулярного азота, что в значительной степени определяется заданием констант
колебательной релаксации, взятых из работы [18].
Рис. 5.
Распределение давления вдоль
лобовой поверхности аэродинами-
ческого щита для первой (
1
), второй (
2
),
третьей (
3
), четвертой (
4
), пятой (
5
),
шестой (
6
) и седьмой (
7
) точек
траектории