Виртуальная аэродинамическая труба FlowVision — Cardesign.ru
Узнав о существовании мощной российской программы для расчета аэродинамики автомобиля (и не только автомобиля, и не только аэродинамики), мы попросили разработчиков рассказать о возможностях FlowVision, и основных принципах ее работы. Кстати, компания ТЕСИС предлагает дизайнерам бесплатно «продуть» их творения, подробности на нашем форуме .
Программный комплекс вычислительной аэро- и гидродинамики FlowVision предназначен для проведения виртуальных аэродинамических продувок различных технических или природных объектов. В качестве объектов могут выступать транспортные изделия, объекты энергетики, военно-промышленные изделия и прочие. FlowVision позволяет моделировать обтекание при различных скоростях набегающего потока и при различной степени его возмущенности (степени турбулентности).
Процесс моделирования осуществляется строго в трехмерной пространственной постановке задачи и происходит по принципу «как есть», что подразумевает возможность исследования полноценной геометрической модели объекта пользователя без каких-либо упрощений. Созданная система обработки импортируемой трехмерной геометрии позволяет безболезненно работать с моделями любой степени сложности, где пользователь, фактически, сам выбирает степень детализации своего объекта — хочет ли он продувать упрощенную сглаженную модель внешних обводов или же полноценную модель с наличием всех конструктивных элементов, вплоть до головок болтов на дисках колес и логотипа производителя в виде фигурки на носу автомобиля.
Распределение скорости в окрестности корпуса гоночного автомобиля.
Учтены все детали – спицы колес, влияние несимметричности спиц руля на картину обтекания.
FlowVision создан российской командой разработчиков (компания ТЕСИС, Россия) более 10 лет назад и базируется на разработках отечественной фундаментальной и математической школы. Система создана в расчете на то, что с ней будут работать пользователи самой разной квалификации – студенты, преподаватели, конструктора и ученые. Можно одинаково эффективно решать как простые, так и сложные задачи.
Продукт применяется в различных отраслях промышленности, науки и образования – авиация, космонавтика, энергетика, судостроение, автомобилестроение, экология, машиностроение, переработка и химическая промышленность, медицина, атомная промышленность и оборонный сектор и имеет самую большую инсталляционную базу в России.
В 2001 году, решением Главного Совета Министерства Российской Федерации, FlowVision был рекомендован для включения в программу преподавания механики жидкости и газа в ВУЗах России. В настоящее время FlowVision используется как составляющая часть учебного процесса ведущих ВУЗов России – МФТИ, МЭИ, СПбГТУ, Владимирский университет, ННГУ и другие.Основные возможности
В основе FlowVision лежит принцип закона сохранения массы – количество вещества, поступающее в заполненный замкнутый расчетный объем, равно количеству вещества из него убывающего (см. Рис.1).
Рис. 1 Принцип закона сохранения массы
Решение для такой задачи происходит с помощью нахождения среднего значения величины в заданном объеме на основе данных на границах (теорема Остроградского-Гаусса).
Рис. 2 Интегрирование по объему на основе граничных значений
Для получения более точного решения исходный расчетный объем разбивается на более малые объемы.
Рис. 3 Сгущение расчетной сетки
Процедура разбиение исходного объема на более мелкие объемы называется ПОСТРОЕНИЕМ РАСЧЕТНОЙ СЕТКИ , а массив получившихся объемов – РАСЧЕТНОЙ СЕТКОЙ . Каждый получившийся в процессе построения расчетной сетки объем называется РАСЧЕТНОЙ ЯЧЕЙКОЙ , в каждой из которых так же соблюдается баланс пришедшей и ушедшей массы. Замкнутый объем, в котором происходит построение расчетной сетки, называется РАСЧЕТНОЙ ОБЛАСТЬЮ .
Архитектура
Идеология FlowVision построена на базе распределенной архитектуры, где программный блок, выполняющий арифметические вычисления, может находиться на любом компьютере в составе сети – на высокопроизводительном кластере или ноутбуке. Архитектура программного комплекса является модульной, что позволяет безболезненно вносить в него улучшения и новые функциональные возможности. Основными модулями являются ПреПостПроцессор и блок решателя, а также несколько вспомогательных блоков, выполняющих различные операции, предназначенные для мониторинга и настройки.
Распределение давления по корпусу спортивного автомобиля
В функциональное назначение Препроцессора входит импортирование геометрии расчетной области из систем геометрического моделирования, задание модели среды, расстановка начальных и граничных условий, редактирование или импорт расчетной сетки и задание критериев сходимости, после чего управление передается Решателю, который начинает процесс построения расчетной сетки и осуществляет расчет по заданным параметрам. В процессе счета пользователь имеет возможность вести инструментами Постпроцессора визуальный и количественный мониторинг расчета и оценивать процесс развития решения. При достижении требуемого значения критерия сходимости процесс счета может быть остановлен, после чего результат становится полностью доступен для пользователя, который с помощью инструментов Постпроцессора может осуществить обработку данных — визуализация результатов и количественная оценка с последующим сохранением во внешние форматы данных.
Расчетная сетка
В FlowVision используется прямоугольная расчетная сетка, которая автоматически адаптируется к границам расчетной области и решению. Аппроксимация криволинейных границ с высокой степенью точности обеспечивается использованием метода подсеточного разрешения геометрии. Данный подход позволяет работать с геометрическими моделями, состоящими из поверхностей любой степени сложности.
Исходная расчетная область
Ортогональная сетка, накладываемая на область
Обрезка начальной сетки границами области
Итоговая расчетная сетка
Автоматическое построение расчетной сетки с учетом кривизны поверхности
При необходимости уточнить решение на границе или в нужном месте расчетного объема можно провести динамическую адаптацию расчетной сетки. Адаптация – это дробление ячеек низшего уровня на более мелкие ячейки. Адаптация может быть по граничному условию, по объему и по решению. Адаптация сетки производится на указанной границе, в указанном месте расчетной области или по решению с учетом изменения переменной и градиента. Адаптация производится как в сторону измельчения сетки, так и в обратную сторону – сливание мелких ячеек в более крупные, вплоть до сетки начального уровня.
Технология адаптации расчетной сетки
Подвижные тела
Технология подвижного тела позволяет поместить внутри расчетной области тело произвольной геометрической формы и придать ему поступательное и/или вращательное движение. Закон движения может быть постоянным или переменным во времени и пространстве. Движение тела задается тремя основными способами:
— явным образом через задание скорости тела;— через задание силы, действующей на тело и сдвигающей его с начальной точки
— через воздействие от среды, в которую тело помещено.
Все три способа можно комбинировать друг с другом.
Сброс ракеты в нестационарном потоке под действием силы тяжести
Воспроизведение опыта Маха: движение шара со скоростью 800 м/с
Параллельные вычисления
Одной из ключевых особенностей программного комплекса FlowVision технологии параллельных вычислений, когда для решения одной задачи используется несколько процессоров или процессорных ядер, что позволяет ускорить расчет пропорционально их количеству.
Ускорение расчета задачи, в зависимости от количества привлекаемых ядер
Процедура запуска в параллельном режиме полностью автоматизирована. Пользователю лишь необходимо указать количество ядер или процессоров, на которых будет запускаться задача. Все дальнейшие действия по разбиению расчетной области на части и обмену данными между ними алгоритм проведет самостоятельно, выбирая наилучшие параметры.
Декомпозиция приповерхностных ячеек на 16 процессоров для задач о двух автомобилях
Команда FlowVision поддерживает тесные связи с представителями отечественного и зарубежного HPC (High Perfomance Computing) сообщества и участвует в совместных проектах, нацеленных на достижение новых возможностей в области повышения производительности в режиме параллельных вычислений.
В 2007 году FlowVision совместно с НИВЦ МГУ стал участником федеральной программы по созданию национальной терафлопной параллельной расчетной системы. В рамках программы команда разработчиков адаптирует FlowVision для осуществления масштабных вычислений на самой современной технике. В качестве тестовой аппаратной платформы используется кластер СКИФ-Чебышев, установленный в НИВЦ МГУ.
Кластер СКИФ-Чебышев, установленный в НИВЦ МГУ
В тесном сотрудничестве с специалистами НИВЦ МГУ (под руководством член.корр.РАН док.физ.мат.наук Вл.В.Воеводина) осуществляется оптимизация программно-аппаратного комплекса СКИФ- FlowVision по повышению эффективности параллельных вычислений. В июне 2008 года были осуществлены первые практические расчеты на 256 расчетных узлах в параллельном режиме.
В 2009 году команда FlowVision совместно с НИВЦ МГУ, компанией Сигма Технология и государственным научным центром ЦАГИ стали участниками федеральной целевой программы по созданию алгоритмов для решения задач параллельной оптимизации в задачах аэро- и гидродинамики.
текст, иллюстрации: компания ТЕСИС
www.cardesign.ru
Что такое аэротруба
Немного истории
Впервые человек взлетел в аэродинамической трубе в 1964 году. А в широкое, пользовательское распространение аэротрубы попали в конце 90-х годов. Парашютисты использовали их для оттачивания своего мастерства, но со временем, аэродинамические трубы получили широкое распространение. Профессиональные спортсмены, все так же используют их для своих тренировок перед выступлениями на соревнованиях. Но и любой желающий, может испытать на себе чувство свободного падения.
Аэродинамические трубы бывают разные по размеру, мощности, но главное их отличие друг от друга в типе конструкции. Различают открытые и закрытые трубы. В открытых трубах нет потолка, и поэтому они зависят от погодных условий и функционируют только в теплое время года и светлое время суток. Аэродинамическая труба NeoFly — закрытого типа, и поэтому функционирует круглый год в любую погоду.
Время, проведенное у нас, это непередаваемое ощущение полета, которое останется с вами ещё на долгое время. Наш дружелюбный персонал создает приятную атмосферу для активного отдыха. Кафе, работающее в комплексе NeoFly, позволит вам приятно провести время до и после полета, а также поделиться впечатлениями за чашечкой вашего любимого напитка.
Полет в трубе, осуществляется за счет сильного напора воздуха, но не волнуйтесь, это абсолютно безопасно. Мы предъявляем самые строгие требования к качеству наших услуг. Наши инструкторы помогут вам подготовиться к первому полету и ответят на все вопросы, а если вы уже не новичок, то всегда помогут советом, и укажут направление для дальнейшего развития в этой сфере. Аэродинамическая труба это и спорт, и развлечение, и отличный способ просто поддерживать себя в тонусе.
Для людей, спортивно подходящих к вопросу полетов в аэродинамической трубе, есть специальные программы обучения. Люди, уже достигшие признания в этом, а также парашютном спорте, помогут вам. Индивидуальные программы и возможность тренировок — гарантированы всем желающим, кто хочет попробовать свои силы в этом виде спорта. Мы не только преподаем теорию полета, но и выработаем у вас мышление чемпионов. Мы тесно связаны с философией полета, и будем рады поделиться ей с вами.
Так же, для самых маленьких летунов, у нас открыта детская школа полетов, где детей, по специальной программе обучат полету в аэродинамической трубе. Этот спорт укрепит здоровье ребенка, а также поможет ему пробудить внутреннюю мотивацию к активной жизни. Сейчас, в век цифровых технологий, как никогда важно давать детям возможность активного отдыха.
Не важно — взрослый вы или ребенок, профессионал или любитель. Мы всегда ждем вас и ваших близких в единственном аэродинамическом комплексе в Казани.
neofly.ru
аэродинамическая труба онлайн — Тесты
Cкачать по ccылке:
qip.rus.neston.ru/?qru&keyword=%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F+%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0+%D0%BE%D0%BD%D0%BB%D0%B0%D0%B9%D0%BD&charset=utf-8
Dоwnlоad LinК:
qip.rus.neston.ru/?qru&keyword=%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F+%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0+%D0%BE%D0%BD%D0%BB%D0%B0%D0%B9%D0%BD&charset=utf-8
Аэродинамическая труба онлайн
Участвовать могли все желающие! Что не маловажно, центр находится в пятнадцати минутах от станции метро Молодёжная, вам не надо будет добираться на машине. Всё снаряжение вы получите бесплатно. Настоящая доска объявлений предназначена для обмена коммерческими предложениями, напрямую относящимися к оптовому рынку черных и цветных металлов труба и сопутствующие услуги. Веселые инструктора, дружелюбные девушки на ресепшене, уютная атмосфера! Поучаствовать могут даже дети, начиная с четырёх лет. На доске объявлений могут оставлять объявления все посетители сайта при условии соблюдения следующих. Совершенно не страшно, а удивительно, фантастически и весело, напоминает полет во сне! Аэротруба в Крылацком — это красивое, уютное и чудесное место.
Летариум, аэродинамическая труба на Крылатской, отзывы о Спортивных организациях Москвы, адрес, телефон и фото Летариум, аэродинамическая труба на карте Letarium, аэродинамическая труба — это безопасный спортивный тренажер, имитирующий свободное падение. Веселые инструктора, дружелюбные девушки на ресепшене, уютная атмосфера! При аэротрубе отличные комфортные туалеты, можно и руки помыть.
Тем более с каждым разом я получал все больше удовольствия, ведь уже научился нормально балансировать и реально чувствуешь себя как птица в полете. Замечательные люди работают здесь — инструкторы — настоящие профессионалы, все понятно и подробно обьяснят и помогут, и приятные вежливые работники на ресепшн. Полет — это что-то! На доске объявлений могут оставлять объявления все посетители сайта при условии соблюдения следующих. Незабываемые впечатления, подобные тем, что испытывают только парашютисты в свободном падении. Аэродинамическая труба онлайн к нам еще Будем ждать Вас снова!
Аэродинамическая труба онлайн
Совершенно не страшно, а удивительно, фантастически и весело, напоминает полет во сне. Труба: цены, покупка и продажа черных и цветных металлов оптом, спрос и предложение металлопроката на доске объявлений Металлторг. Понравится и детям, и взрослым.
Если Вам грустно, приходите сюда! Здорово, рекомендую, так же можно привлекать детей. Кстати, тут еще очень красиво, на вершине холма есть кафе в виде юрты, с холма — природной смотровой площадки — открывается один из моих любимых видов на город в ясную погоду.
aeterna.qip.ru/test/result/6167268/
aeterna.qip.ru/test/result/6167211/
aeterna.qip.ru/test/result/6167075/
aeterna.qip.ru
Аэродинамическая Труба что это? Значение слова Аэродинамическая Труба
Аэродинамическая Труба в Энциклопедическом словаре:
Аэродинамическая Труба — установка, в которой создается воздушный потокдля экспериментального изучения явлений, возникающих при обтеканиивоздухом твердых тел, главным образом летательных аппаратов и их частей. Ваэродинамической трубе исследуют модели, а иногда и полноразмерныеобъекты, определяя силы, возникающие, напр., при полете самолетов, ракет. отыскивают их оптимальные формы и т. д.
Определение «Аэродинамическая Труба» по БСЭ:
Аэродинамическая труба — установка, создающая поток воздуха или газа для эксперимент, изучения явлений, сопровождающих обтекание тел. С помощью А. т. определяются силы, возникающие при полёте самолётов и вертолётов, ракет и космических кораблей, при движении подводных судов в погруженном состоянии. исследуются их устойчивость и управляемость. отыскиваются оптимальные формы самолётов, ракет, космических и подводных кораблей, а также автомобилей и поездов. определяются ветровые нагрузки, а также нагрузки от взрывных волн, действующие на здания и сооружения — мосты, мачты электропередач, дымовые трубы и т. п. В специальных А. т. исследуется нагревание и теплозащита ракет, космических кораблей и сверхзвуковых самолётов.
Опыты в А. т. основываются на принципе обратимости движения, согласно которому перемещение тела относительно воздуха (или жидкости) можно заменить движением воздуха, набегающего на неподвижное тело. Для моделирования движения тела в покоящемся воздухе необходимо создать в А. т. равномерный поток, имеющий в любых точках равные и параллельные скорости (равномерное поле скоростей), одинаковые плотность и температуру. Обычно в А. т. исследуется обтекание модели проектируемого объекта или его частей и определяются действующие на неё силы. При этом необходимо соблюдать условия, которые обеспечивают возможность переносить результаты, полученные для модели в лабораторных условиях, на полноразмерный натурный объект (см. Моделирование, Подобия теория). При соблюдении этих условий Аэродинамические коэффициенты для исследуемой модели и натурного объекта равны между собой, что позволяет, определив аэродинамический коэффициент в А. т., рассчитать силу, действующую на натуру (например, самолёт).
Прототип А. т. был создан в 1897 К. Э. Циолковским, использовавшим для опытов поток воздуха на выходе из центробежного вентилятора. В 1902 Н. Е. Жуковский построил А. т., в которой осевым вентилятором создавался воздушный поток со скоростью до 9 м/сек. Первые А. т. разомкнутой схемы были созданы Т. Стантоном в Национальной физической лаборатории в Лондоне в 1903 и Н. Е. Жуковским в Москве в 1906, а первые замкнутые А. т. — в 1907-1909 в Гёттингене Л. Прандтлем и в 1910 Т. Стантоном. Первая А. т. со свободной струей в рабочей части была построена Ж. Эйфелем в Париже в 1909. Дальнейшее развитие А. т. шло преимущественно по пути увеличения их размеров и повышения скорости потока в рабочей части (где помещается модель), которая является одной из основных характеристик А. т.
В связи с развитием артиллерии, реактивной авиации и ракетной техники появляются сверхзвуковые А. т., скорость потока в рабочей части которых превышает скорость распространения звука. В аэродинамике больших скоростей скорость потока или скорость полёта летательных аппаратов характеризуется числом М = v/a (т. е. отношением скорости потока v к скорости звука а). В соответствии с величиной этого числа А. т. делят на 2 основные группы: дозвуковые, при М 1.
Дозвуковые аэродинамические трубы. Дозвуковая А. т. постоянного действия (рис. 1) состоит из рабочей части 1, обычно имеющей вид цилиндра с поперечным сечением в форме круга или прямоугольника (иногда эллипса или многоугольника). Рабочая часть А. т. может быть закрытой или открытой (рис. 2, а и б), а если необходимо создать А. т. с открытой рабочей частью, статическое давление в которой не равно атмосферному, струю в рабочей части отделяют от атмосферы т. н. камерой Эйфеля (рис. 2) (высотной камерой). Исследуемая модель 2 (рис. 1) крепится державками к стенке рабочей части А. т. или к аэродинамическим весам 3. Перед рабочей частью расположено Сопло 4, которое создаёт поток газа с заданными и постоянными по сечению скоростью, плотностью и температурой (6 — спрямляющая решётка, выравнивающая поле скоростей). Диффузор 5 уменьшает скорость и соответственно повышает давление струи, выходящей из рабочей части.
Компрессор (вентилятор) 7, приводимый в действие силовой установкой 8, компенсирует потери энергии струи. направляющие лопатки 9 уменьшают потери энергии воздуха, предотвращая появление вихрей в поворотном колене. обратный канал 12 позволяет сохранить значительную часть кинетической энергии, имеющейся в струе за диффузором. Радиатор 10 обеспечивает постоянство температуры газа в рабочей части А. т. Если в каком-либо сечении канала А. т. статическое давление должно равняться атмосферному, в нём устанавливают клапан 11.
Размеры дозвуковых А. т. колеблются от больших А. т. для испытаний натурных объектов (например, двухмоторных самолётов) до миниатюрных настольных установок.
А. т., схема которой приведена на рис. 1, относится к типу т. н. замкнутых А. т. Существуют также разомкнутые А. т., в которых газ к соплу подводится из атмосферы или специальных ёмкостей. Существенной особенностью дозвуковых А. т. является возможность изменения скорости газа в рабочей части за счёт изменения перепада давления.
Согласно теории подобия, для того чтобы аэродинамические коэффициенты у модели и натуры (самолёта, ракеты и т. п.) были равны, необходимо, кроме геометрического подобия, иметь одинаковые значения чисел М и Рейнольдса числа Re в А. т. и в полёте (Re = &rho.vl/&mu., &rho. — плотность среды, &mu. — динамич. вязкость, l — характерный размер тела).
Чтобы обеспечить эти условия, энергетическая установка, создающая поток газа в А. т., должна обладать достаточной мощностью (мощность энергетической установки пропорциональна числу М, квадрату числа Re и обратно пропорциональна статическому давлению в рабочей части pc.
Сверхзвуковые аэродинамические трубы. В общих чертах схемы сверхзвуковой и дозвуковой А. т. аналогичны (рис. 1 и 3). Для получения сверхзвуковой скорости газа в рабочей части А. т. применяют т. н. сопло Лаваля, которое представляет собой сначала сужающийся, а затем расширяющийся канал. В сужающейся части скорость потока увеличивается и в наиболее узкой части сопла достигает скорости звука, в расширяющейся части сопла скорость становится сверхзвуковой и увеличивается до заданного значения, соответствующего числу М в рабочей части. Каждому числу М отвечает определённый контур сопла. Поэтому в сверхзвуковых А. т. для изменения числа М в рабочей части применяют сменные сопла или сопла с подвижным контуром, позволяющим менять форму сопла.
В диффузоре сверхзвуковой А. т. скорость газа должна уменьшаться, а давление и плотность возрастать, поэтому его делают, как и сопло, в виде сходящегося — расходящегося канала. В сходящейся части сверхзвуковая скорость течения уменьшается, а в некотором сечении возникает скачок уплотнения (Ударная волна), после которого скорость становится дозвуковой. Для дальнейшего замедления потока контур трубы делается расширяющимся, как у обычного дозвукового диффузора. Для уменьшения потерь диффузоры сверхзвуковых А. т. часто делают с регулируемым контуром, позволяющим изменять минимальное сечение диффузора в процессе запуска установки.
В сверхзвуковой А. т. потери энергии в ударных волнах, возникающих в диффузоре, значительно больше потерь на трение и вихреобразование. Кроме того, значительно больше потери при обтекании самой модели, поэтому для компенсации этих потерь сверхзвуковые А. т. имеют многоступенчатые компрессоры и более мощные силовые установки, чем дозвуковые А. т.
В сверхзвуковом сопле по мере увеличения скорости воздуха уменьшаются его температура T и давление p, при этом относительная влажность воздуха, обычно содержащего водяные пары, возрастает, и при числе М &asymp. 1,2 происходит конденсация пара, сопровождающаяся образованием ударных волн — скачков конденсации, существенно нарушающих равномерность поля скоростей и давлений в рабочей части А. т. Для предотвращения скачков конденсации влага из воздуха, циркулирующего в А. т., удаляется в специальных осушителях 11.
Одним из основных преимуществ сверхзвуковых А. т., осуществляемых по схеме рис. 3, является возможность проведения опытов значительной продолжительности. Однако для многих задач аэродинамики это преимущество не является решающим. К недостаткам таких А. т. относятся: необходимость иметь энергетические установки большой мощности, а также трудности, возникающие при числах М > 4 вследствие быстрого роста требуемой степени сжатия компрессора. Поэтому широкое распространение получили т. н. баллонные А. т., в которых для создания перепада давлений перед соплом помещают баллоны высокого давления, содержащие газ при давлении 100 Мн/мІ (1000 кгс/смІ), а за диффузором — вакуумные ёмкости (газгольдеры), откачанные до абсолютного давления 100-0,1 н/мІ (10&minus.3-10&minus.6 кгс/смІ), или систему эжекторов (рис. 4).
Одной из основных особенностей А. т. больших чисел М (М > 5) является необходимость подогрева воздуха во избежание его конденсации в результате понижения температуры с ростом числа М. В отличие от водяных паров, воздух конденсируется без заметного переохлаждения. Конденсация воздуха существенно изменяет параметры струи, вытекающей из сопла, и делает её практически непригодной для аэродинамического эксперимента. Поэтому А. т. больших чисел М имеют подогреватели воздуха. Температура T0, до которой необходимо подогреть воздух, тем больше, чем больше число М в рабочей части А. т. и давление перед соплом p0. Например, для предотвращения конденсации воздуха в А. т. при числах М
&asymp. 10 и p0 &asymp. 5 Мн/мІ (50 кгс/смІ) необходимо подогревать воздух до абсолютной температуры T0 &asymp. 1000 К.
Развитие техники идёт в направлении дальнейшего увеличения скоростей полёта. Спускаемые космические аппараты «Восток» и «Восход» входят в атмосферу Земли с первой космической скоростью v1кос &asymp. 8 км/сек (т. е. М > 20). Космические корабли, возвращающиеся на Землю с Луны и др. планет, будут входить в атмосферу со второй космической скоростью v2кос &ge. 11 км/сек (М > 30).
При таких скоростях полёта температура газа за ударной волной, возникающей перед летящим телом, превыщает 10000 К, молекулы азота и кислорода диссоциируют (распадаются на атомы), и становится существенной Ионизация атомов. Необходимо исследовать влияние этих процессов на силы, возникающие при обтекании тела, и тепловые потоки, поступающие к его поверхности. Для этого в А. т. необходимо получить не только натурные значения чисел М и Re, но и соответствующие температуры T0. Это привело к созданию новых типов А. т., работающих с газом, нагретым до высоких температур, значительно превышающих температуру, необходимую для предотвращения конденсации воздуха при данном числе М. К установкам этой группы относятся ударные трубы, импульсные установки, электродуговые установки и т. п.
Ударная труба (рис. 5, а) представляет собой ступенчатую цилиндрическую трубу, состоящую из двух секций — высокого 1 и низкого 2 давления, разделённых мембраной 3. В секции 1 содержится «толкающий»
газ (обычно Не или Н), нагретый до высокой температуры и сжатый до давления p1. Секция низкого давления заполняется рабочим газом (воздухом) при низком давлении p2 Это состояние, предшествующее запуску А. т., соответствует на рис. 5, б времени t0. После разрыва мембраны 3 по рабочему газу начинает перемещаться ударная волна 4, которая сжимает его до давления p и повышает температуру. За ударной волной с меньшей скоростью двигается контактная поверхность 5, разделяющая толкающий и рабочий газы (момент времени t1). Давление и температура рабочего газа в объёме между ударной волной и контактной поверхностью постоянны. В дальнейшем ударная волна 4 пройдёт через сопло 6 и рабочую часть А. т. 7 в ёмкость 8, и в рабочей части установится сверхзвуковое течение с давлением p4 (момент времени t2).
Исследование обтекания газом модели 9 начинается в тот момент, когда ударная волна 4 пройдёт сечение, в котором расположена модель, и заканчивается, когда в это сечение придёт контактная поверхность. Поскольку скорость движения ударной волны в трубе 2 больше скорости контактной поверхности, очевидно, что длительность эксперимента в А. т. тем больше, чем больше длина
«разгонной» трубы 2. В существующих ударных А. т. эта длина достигает 200-300 м.
Рассмотренный тип ударных А. т. даёт возможность получить температуры около 8000 К при времени работы порядка миллисекунд. Применяя ударные А. т. с несколькими мембранами, удаётся получить температуры до 18000 К.
Электродуговые А. т. Для решения многих задач аэродинамики можно ограничиться меньшими температурами, но требуется значительное время эксперимента, например при исследовании аэродинамического нагрева или теплозащитных покрытий.
В электродуговых А. т. (рис. 6) воздух, подаваемый в форкамеру сопла, подогревается в электрической дуге до температуры &sim.6000 К. Дуга, образующаяся в кольцевом канале между охлаждаемыми поверхностями центрального электрода 1 и камеры 2, вращается с большой частотой магнитным полем, создаваемым индуктивной катушкой 7 (вращение дугового разряда необходимо для уменьшения эрозии электродов). А. т. этого типа позволяет получить числа М до 20 при длительности эксперимента в несколько сек. Однако давление в форкамере обычно не превышает 10 Мн/мІ (100 кгс/смІ).
Большие давления в форкамере &sim.60 Мн/мІ (600 кгс/смІ) и, соответственно, большие значения числа М можно получить в т. н. импульсных А. т., в которых для нагревания газа применяется искровой разряд батареи высоковольтных конденсаторов. температура в форкамере импульсной А. т. &sim. 6000 К, время работы — несколько десятков мсек.
Недостатки установок этого типа — загрязнение потока продуктами эрозии электродов и сопла и изменение давления и температуры газа в процессе эксперимента.
Лит.: Пэнкхёрст Р. и Холдер Д., Техника эксперимента в аэродинамических трубах, пер. с англ., М., 1955. Закс Н. А., Основы экспериментальной аэродинамики, 2 изд., М., 1953. Хилтон У. Ф., Аэродинамика больших скоростей, пер. с англ., М., 1955. Современная техника аэродинамических исследований при гиперзвуковых скоростях, под ред. А. М. Крилла, пер. с англ., М., 1965. Исследование гиперзвуковых течений, под ред. Ф. Р. Риддела, пер. с англ., М., 1965.
М. Я. Юделович.
Рис. 1. Дозвуковая аэродинамическая труба.
Рис. 2. Схемы рабочей части аэродинамической трубы (а — закрытая, б — открытая, в — открытая рабочая часть с камерой Эйфеля): 1 — модель. 2 — сопло. 3 — диффузор. 4 — струя газа, выходящего из сопла. 5 — камера Эйфеля. 6 — рабочая часть.
Рис. 3. Сверхзвуковая аэродинамическая труба: 1 — рабочая часть. 2 — модель. 3 — аэродинамические весы. 4 — сопло. 5 — диффузор. 6 — спрямляющие решётки. 7 — компрессор с двигателем . 9 — обратный канал. 10 — теплообменник. 11 — осушитель воздуха.
Рис. 4. Две баллонные аэродинамические трубы с повышенным давлением на входе в сопло и с пониженным давлением на выходе из диффузора, создаваемым: а — двухступенчатым эжектором и б — вакуумным газгольдером. 1 — компрессор высокого давления. 2 — осушитель воздуха. 3 — баллоны высокого давления. 4 — дроссельный кран. 5 — ресивер сопла. 6 — сопло. 7 — модель. 8 — диффузор аэродинамической трубы. 9 — эжекторы. 10 — дроссельные краны. 11 — диффузор эжектора. 12 — быстродействующий кран. 13 — вакуумный газгольдер. 14 — вакуумный насос. 15 — подогреватель воздуха. 16 — радиатор.
Рис. 5. а — ударная аэродинамическая труба. б — график изменения давления в ударной трубе.
Рис. 6. Электродуговая аэродинамическая труба: 1 — центральный (грибообразный) электрод, охлаждаемый водой. 2 — стенки камеры, переходящие в сверхзвуковое сопло, охлаждаемые водой. 3 — рабочая часть с высотной камерой. 4 — модель. 5 — диффузор. 6 — дуговой разряд. 7 — индукционная катушка, вращающая дуговой разряд. I — контакты для подведения электрического тока дугового разряда. II — контакты для подведения электрического тока к индукционной катушке.
Расскажите вашим друзьям что такое — Аэродинамическая Труба. Поделитесь этим на своей странице.
xn—-7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai