WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Относительный вклад энергетического воздействия N определяется величиной джоулевого нагрева газа во внешнем и магнитоиндуцированном полях в течение пролетного времени, отнесенное к удвоенной кинетической энергии газа [19]. В данной работе эти параметры выражаются следующим образом:

jBL j2 L St = ; N =.

inu2 0 uin in inuin Здесь j = I/S — плотность тока, где S определяется площадью электрода и межэлектродного промежутка;

0 — скалярное значение проводимости; in, uin —плотность газа и скорость потока на входе в диффузор соответственно. В таблице приведены экспериментальные и расчетные величины воздействий и изменения, которые они вызвали в потоке при I = 350 A и B = 1.3T. Здесь приведены значения изменения угла встречи присоединенных скачков, отнесенные к значению в отсутствие воздействия, изменение положения точки встречи присоединенных скачков, отнесенное к значению в от Xc сутствие воздействий и разница между значениями Xc полного давления в отсутствие и при наличии внешних воздействий, отнесенная к значению при отсутствии pвоздействий,.

pКак видно из приведенных данных, более слабое изменение параметров потока в вычислительном эксперименте связано с более слабым джоулевым нагревом.

Представление о том, как влияют на параметры потоРис. 6. Зависимость от величины тока при B = 1.3T: a — ка различные факторы, можно получить из одномерного положения точки встречи скачков и половины угла их встречи, приближения [19,20]. Показано, что различные факто- b — значения полного давления, c — параметров силового St ры (геометрия канала, сила Лоренца, подвод (отвод) и энергетического N взаимодействий.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Характеристики магнитогазодинамического диффузора при различной коммутации тока величин тока приведены значения основных геометрических параметров присоединенных скачков, значения полного давления на оси потока в конце диффузора и относительные значения силового и энергетического воздействий. Анализ приведенных данных на рис. 6 показывает, что при увеличении интенсивности воздействия ударно-волновая конфигурация существенно изменяется.

Так, при максимальных токах значение угла 2 приближается к 90, т. е. при этих условиях возможен переход от регулярного отражения присоединенных скачков к маховскому и образование локальных дозвуковых зон.

Этот режим сопровождается наиболее сильным (в 5 раз) падением полного давления. При этом расходуется примерно 10% кинетической энергии потока.

Так как данная работа направлена на изучение возможности корректировки характеристик ударно-волновых конфигураций при небольших отклонениях чисел Маха полета от расчетных значений, то следует более внимательно рассмотреть, при каких условиях в данном диффузоре происходят небольшие, порядка 10%, изменения характеристик скачков. Эти данные следующие:

Xc p= 0.1, = 0.1, = 0.25, St = 0.011, N = 0.0055.

0 pXc 2-й способ Рис. 7. Импульсно-периодическое воздействие, эксперимент Для снижения уровня силового и энергетического при B = 1.3T. a — изменение тока со временем, b — разница в воздействий был использован импульсно-периодический положении точки встречи скачков в отсутствии и при наличии токовый сигнал и реализовано так называемое релак- взаимодействия, c — изменение со временем угла встречи сационно-периодическое воздействие. Оно основано на присоединенных скачков. Пунктир — стационарные значения том, что существуют конечное время релаксации ударно- Xc и 2 при I = Imax.

волновой конфигурации к новой форме после начала воздействия и конечное время релаксации к прежней форме после выключения воздействия [21–23]. Форма значение Xc оказывается существенно выше значений, импульсов тока приведена на рис. 7,a. Первый импульс достигаемых при такой же величине тока в стационаримеет более медленное нарастание. Можно считать, ном случае.

что второй и третий импульсы являются фрагментами импульсно-периодического тока. Из рис. 7,b и c видно, Результаты экспериментального исследования имчто угол между скачками и расстояние до точки встре- пульсно-периодического взаимодействия, которые покачи скачков достигают своего стационарного значения, зывают, при какой интенсивности внешних воздействий соответствующего максимальному току, через 30-40 µs могут быть осуществлены малое изменение геометриот начала первого импульса и затем практически не ческих параметров присоединенных скачков и незначувствуют колебаний тока. В импульсно-периодическом случае для создания такой же скачковой конфигурации, как в случае постоянного тока, потребовался ток, средняя величина которого примерно на 10% меньше. Таким образом, можно полагать, что в этом случае силовое воздействие на 10%, а энергетическое на 20% меньше, чем в первом случае. Значение полного давления осталось практически таким же.

Теоретическое моделирование задачи показывает такие же тенденции [23]. На рис. 8 приведены изменения геометрического параметра Xc при пульсациях тока.

Анализ данных показывает, что за время первого импульса (рис. 8) величина Xc возросла, но не успевала достигнуть стационарного значения, затем с течением Рис. 8. Расчетные данные по изменению со временем элеквремени она изменяется слабо и при наиболее глубоком трического тока, напряжения на электродах и сдвига точки падении тока, между вторым и третьим импульсами, встречи присоединенных скачков при B = 1.3T.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 32 Р.В. Васильева, А.В. Ерофеев, Т.А. Лапушкина, С.А. Поняев, С.В. Бобашев, Д. Ван Ви чительное падение полного давления, такие: = 0.1, расшифровка. Видно, что угол наклона присоединенного Xc pскачка изменился при взаимодействии на 2, верхний = 0.1, = 0.75, St = 0.01, N = 0.0045.

Xc pприжался к стенке, а нижний отодвинулся. Измерение Видно, что силовые и энергетические затраты в этом полного давления показало, что в пределах точности случае меньше, чем в предыдушем.

измерений значения полного давления в отсутствие внешних воздействий и при их наличии одни и те же.

При данном замыкании мощность объемных сил P 3-й способ определяется как Этот способ организации воздействий показан на рис. 9 [16,20]. Здесь через пары электродов 3–4 проте- P = FL · u d, кает пристеночный продольный ток I. Сила Лоренца FL в этом случае действует как на сжатие (расширение) где сила Лоренца FL = j B, u — скорость потока, — объема газа, так и на торможение (ускорение). На объем.

рис. 10, a показана шлирен-картина течения при сред- Средняя работа силы Лоренца A определяется нем токе 450 A и B = 1.3 T, а на рис. 10,b дана ее следующим образом: A = P (L/uin). Значение St = = A /inu2 оценивается с точностью до множителя 2.

in Результаты измерений основных параметров взаимодействия при 3-м способе организации тока следующие:

p= 0.13, = 0, St = 0.02, N = 0.1.

pЭтот способ, с одной стороны, привлекателен тем, что при нем слабо возмущается ядро потока, однако он оказывается весьма энергоемким.

Заключение Анализ различных способов организации воздействий магнитного и электрического полей на входную ударноволновую конфигурацию в исследуемом диффузоре показывает, что, скорее всего, оптимальным вариантом с точки зрения затрат энергии и потери полного давления Рис. 9. 3-й способ подключения электродов. I — условное является вариант с организацией импульсно-периодиизображение тока, FL — сила Лоренца.

ческого воздействия во входной части диффузора.

Обобщая в целом опыт работы в данном направлении, можно полагать, что практически всегда возможно найти место и способ организации воздействий, так чтобы для малого изменения положения присоединенных скачков потребовались относительно малые затраты энергии и весь процесс сопровождался небольшими потерями полного давления. В этом смысле нам кажется, что МГД метод управления скачками в диффузоре имеет будущее.

Работа выполняется по программе РАН (№20) президиума Российской академии наук и при поддержке EOARD (проект МНТЦ 2009).

Список литературы [1] Gurijanov E.P., Harsha P.T. // AIAA Paper, 96-4609, 7th Aerospase Planes and Hypersonic Technology Conf. Norfolk, 1996.

[2] Фрайштадт В.Л., Куранов А.Л., Шейкин Е.Г. // ЖТФ.

1998. Т. 68. Вып. 11. С. 43–47.

[3] Головачев Ю.П., Сущих С.Ю. // ЖТФ. 2000. Вып. 2.

С. 28–33.

[4] Vatazhin A., Kopchenov V., Gouskov O. // AIAA Paper 99-4972. 1999.

Рис. 10. Шлирен-картина скачков уплотнения (a) и расшиф- [5] Macheret S.O., Shneider V.N., Miles R.B. // AIAA Paper ровка с указанием значений угла (b). 2001-2880. 2001.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Характеристики магнитогазодинамического диффузора при различной коммутации тока [6] Bityurin V.A., Lineberry J.T., Potebnia V.G. et al. // AIAA Paper 97-2393. 28th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conf.

Atlanta, 1997.

[7] Golovachev Yu.P., Sushchikh S.Yu., Van Wie D.V. // AIAA Paper 2000-2666. 2000.

[8] Бобашев С.В., Васильева Р.В., Дьяконова Е.А. и др. // ПЖТФ. 2001. Т. 27. Вып. 2. С. 63–69.

[9] Лапушкина Т.А., Бобашев С.В., Васильева Р.В. и др. // ЖТФ. 2002. Т. 72. Вып. 4. С. 23–31.

[10] Bobashev S.V., Erofeev A.V., Lapushkina T.A. et al. // AIAA Paper 2001–2878. 32nd AIAA Plasmadynamics and Lasers Conf. 4th Weakly Ionized Gases Workshop. Anaheim, 2001.

[11] Bobashev S.V., Erofeev A.V., Lapushkina T.A. et al. // AIAA Paper 2003-0169. 41st Aerospace Meeting and Exhibit. Reno, 2003.

[12] Лапушкина Т.А., Васильева Р.В., Ерофеев А.В. и др. // ПЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 17. С. 33–38.

[13] Васильева Р.В., Ерофеев А.В., Лапушника Т.А. и др. // Тез. докл. Междунар. научно-техническая конф. „Фундаментальные проблемы высокоскоростных течений“. Жуковский, 2004. С. 237–238.

[14] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. 736 с.

[15] Bobashev S.V., Erofeev A.V., Lapushkina T.A. et al. // AIAA Paper 2002-5183. 11th AIAA/AAAF Intern. Conf. Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies. Orleans, 2002.

[16] Bobashev S.V., Vasil’eva R.V., Erofeev A.V. et al. // 4th Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow: IVTAN, 2002. P. 169–175.

[17] Golovachev Yu.P., Kurakin Yu.A., Schmidt A.A. et al. // AIAA Paper 2001-2883. 2001.

[18] Bobashev S.V., Golovachov Yu.P., Van Wie D.M. // J.

Propulsion and Power. 2003. Vol. 19. N 4. P. 4658.

[19] Вулис Л.А., Генкин А.Л., Фоменко В.А. Теория и расчет магнитогидродинамических течений в каналах. М.: Атомиздат, 1971. 384 с.

[20] Бабашев С.В., Васильева Р.В., Ерофеев А.В. и др. // ЖТФ.

2003. Т. 73. Вып. 2. С. 43–50.

[21] Bobashev S.V., Erofeev A.V., Lapushkina T.A. et al. // AIAA Paper 2002-2164. 33d AIAA Plasmadynamics and Lasers Conf. 14th Intern. Conf. on MHD Power Generation and High Temperature Technologies. Maui (Hawaii), 2002.

[22] Poniaev S.A., Erofeev A.V., Lapushkina T.A. et al. // 5th Intern.

Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow: IVTAN, 2003. P. 284–288.

[23] Головачев Ю.П., Куракин Ю.А., Шмидт А.А. и др. // Тез. докл. Междунар. научно-техническая конф. „Фундаментальные проблемы высокоскоростных течений“. Жуковский, 2004. С. 235–236.

3 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.