Постановка экспериментов для анализа возмущений головной ударной волны за счет присутствия частиц в сверхзвуковом потоке

Область исследований специальности "Приборы и методы экспериментальной физики" включает в себя, в частности, создание установок для проведения опытов по физике многофазных неравновесных потоков. Обтекание тел многофазными потоками имеет существенное значение в различных областях техники, например в энергетике, методах контактной визуализации, аэрозольных технологиях, при нанесении различных покрытий и т. д. При обтекании тел высокоскоростным двухфазным потоком важную роль играет физика столкновения частицы с поверхностью и взаимодействие летящих частиц с головной ударной волной. Большая часть экспериментов в указанной области, включающей в себя прохождение моделью зоны дождя, снега, пыли, охлажденного облака и т. п., проводится в обращенной постановке. При этом модель фиксируется, а течение создается той или иной высокоэнтальпийной аэродинамической установкой. Такой подход не соответствует начальной стадии взаимодействия, сформированной до входа в зону двухфазной среды, головного скачка с налетающей частицей. Тем не менее для некоторых подходов представляет интерес визуально подтвердить возможность отбрасывания со сверхзвуковой скоростью встречной частицы фронтом головной ударной волны и увидеть торможение модели по теневой картине с изменением "линии Маха". Рассмотрена постановка прямого баллистического эксперимента для проверки теневой визуализацией возможности кавернообразования около тела, пересекающего на траектории участки атмосферы, насыщенные частицами пыли

Работа выполнена в рамках государственного задания на проведение фундаментальных научных исследований по теме № 0035-2019-0027, номер госрегистрации 01201458047 и при поддержке РФФИ (грант РФФИ № 18-29-10073)

Литература

[1] Callens E.E., Blanks J.R., Carver D.B. Development of a snow erosion test capability for the hyperballistic range. J. Spacecr. Rockets, 1977, vol. 14, no. 3, pp. 183--188. DOI: https://doi.org/10.2514/3.57177

[2] Василевский Э.Б., Осипцов А.Н., Чирихин А.В. и др. Теплообмен на лобовой поверхности затупленного тела в высокоскоростном потоке, содержащем малоинерционные частицы. Инженерно-физический журнал, 2001, т. 74, № 6, с. 34--42.

[3] Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. М., Янус-К, 2007.

[4] Давыдов Ю.М., Потапов Ю.Ф., Стасенко А.Л. Закрученное течение газа с дробящимися каплями в сопле и перпендикулярной к преграде струе. Ученые записки ЦАГИ, 1987, т. 18, № 6, с. 31--39.

[5] Моллесон Г.В., Стасенко А.Л. Газодинамика двухфазной струи, натекающей на нормальную преграду. Ученые записки ЦАГИ, 1990, т. 21, № 5, с. 51--58.

[6] Моллесон Г.В., Стасенко А.Л. Особенности обтекания затупленного тела сверхзвуковой полидисперсной струей с закруткой отраженных частиц. ТВТ, 2011, т. 49, № 1, с. 73--80.

[7] Вараксин А.Ю. Столкновения в потоках газа с твердыми частицами. М., ФИЗМАТЛИТ, 2008.

[8] Springer G.S., Yang C.-I., Larsen P.S. Analysis of rain erosion of coated materials. J. Compos. Mater., 1974, vol. 8, iss. 3, pp. 229--252. DOI: https://doi.org/10.1177%2F002199837400800302

[9] Яненко H.H., Солоухин P.И., Папырин А.П. и др. Сверхзвуковые двухфазные течения в условиях скоростной неравновесности частиц. Новосибирск, Наука, 1980.

[10] Laderman A.J., Lewis С.H., Byron S.R. Two-phase plume impingement effects. AIAA J., 1970, vol. 8, no. 10, pp. 1831--1839. DOI: https://doi.org/10.2514/3.5997

[11] Стасенко А.Л. Коэффициенты восстановления скорости частицы при отражении от поверхности твердого тела. Инженерно-физический журнал, 2007, т. 80, № 5, с. 38--44.

[12] Алхимов А.П., Нестерович Н.И., Папырин А.Н. Экспериментальное исследование обтекания тел сверхзвуковым двухфазным потоком. ПМТФ, 1982, № 2, с. 66--74.

[13] Probstein R.F., Fassio F. Dusty hypersonic flows. AIAA J., 1970, vol. 8, no. 4. DOI: https://doi.org/10.2514/3.5755

[14] Герасимов С.И., Холин С.А. Взрывной кумулятивный источник излучения. Патент РФ 2038529. Заявл. 14.07.1992, опубл. 27.06.1995.

[15] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1970.