Что такое сверхзвуковое течение воздуха

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ

— течение газа, в к-ром в рассматриваемойобласти скорости v его частиц больше местных значений скорости звука а. С изучением С. т. связан ряд важных практич. проблем, возникающихпри создании самолётов, ракет, снарядов со сверхзвуковой скоростью полёта, а, оставаясьвнутри т. н. конуса возмущений COD или конуса Маха (рис. 1). В своюочередь, на данную точку О потока могут оказывать влияние слабые возмущения,

Полезное

Смотреть что такое «СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ» в других словарях:

сверхзвуковое течение — Рис. 1. Сверхзвуковое обтекание ромбовидного профиля. сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На … Энциклопедия «Авиация»

сверхзвуковое течение — Рис. 1. Сверхзвуковое обтекание ромбовидного профиля. сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На … Энциклопедия «Авиация»

Сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На практике С. т. имеет место при движении скоростных самолётов, артиллерийских… … Энциклопедия техники

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нем звука … Большой Энциклопедический словарь

сверхзвуковое течение — Течение газа со сверхзвуковыми скоростями (M > 1). Примечание В задачах внешней аэродинамики часто употребляют термины «дозвуковой поток», «сверхзвуковой поток», которые обычно относятся к невозмущенному течению, поэтому… … Справочник технического переводчика

сверхзвуковое течение — течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нём звука. * * * СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ, течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нем звука … Энциклопедический словарь

Сверхзвуковое течение — течение газа, при котором в рассматриваемой области скорости v его частиц больше местных значений скорости звука а. С изучением С. т. связан ряд важных практических проблем, возникающих при создании самолётов, ракет и артиллерийских… … Большая советская энциклопедия

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение газа, в к ром скорость частиц газа превышает скорость распространения в нём звука … Естествознание. Энциклопедический словарь

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — движение газа, при к ром скорости его частиц больше местных значений скорости звука в рассматриваемой области течения газа. С. т. осуществляется, напр., при движении пара или газа в Лаваля сопле, при обтекании возд. потоком самолётов, ракет, арт … Большой энциклопедический политехнический словарь

Течение — жидкостей и газа Ползучее течение Ламинарное течение Потенциальное течение Отрыв течения Вихрь Неустойчиво … Википедия

Источник

сверхзвуковое течение

Наиб. развитие получило исследование установившихся С. т. при обтекании однородным потоком тел и при движении газа в разл. каналах, соплах и в струях. Установившиеся С. т. газов, термодинамич. состояние к-рых характеризуется двумя величинами, напр. давлением р и плотностью р, описываются в общем случае системой пяти квазилинейных дифференц. ур-ний в частных производных гиперболич. типа с тремя независимыми пространственными переменными x₁, x₂, х₃; искомыми величинами являются три составляющие вектора скорости v₁, v₂, v₃, давление р и плотность (или энтропия S). При изучении С. т. важная роль принадлежит понятию характеристик системы дифференц. ур-ний.

С. т. газа имеет ряд качеств. отличий от дозвуковых течений. Т. к. слабое возмущение в газе распространяется со скоростью звука, то влияние слабого изменения давления, вызываемого помещённым в равномерный сверхзвуковой поток источником возмущений (напр., телом), не может распространяться вверх по потоку, а сносится вниз по потоку со скоростью v > а, оставаясь внутри т. н. конуса возмущений COD или конуса Маха (рис. 1). В свою очередь, на данную точку О потока могут оказывать влияние слабые возмущения, идущие только от источников, расположенных внутри конуса АОВ с вершиной в данной точке и с тем же углом при вершине, что и у конуса возмущений, но обращённого противоположно ему (т. н. конус влияний).

Рис. 1. Конус возмущения COD и конус влияния АОВ.

Скачок уплотнения (ударная волна) распространяется по газу со сверхзвуковой скоростью, тем большей, чем больше интенсивность скачка, т.е. чем больше повышение давления в нём. При стремлении интенсивности скачка к нулю скорость его распространения приближается к скорости звука. Векторы скорости частицы газа до и после прохождения ею скачка уплотнения и нормаль к элементу скачка уплотнения, сквозь к-рый проходит частица, лежат в одной плоскости. При заданной скорости набегающего потока компоненты скорости газа за скачком в этой плоскости связаны соотношением, геом. интерпретацией к-рого является т. н. ударная поляра, пользуясь к-рой легко определить скорость газа после скачка, если известен угол поворота потока в скачке.

При обтекании сверхзвуковым потоком клина (рис. 3,а) поступат. течение вдоль боковой поверхности клина отделяется от набегающего потока плоским косым скачком уплотнения, идущим от вершины клина (т. н. головная ударная волна), скорость потока за скачком определяется по ударной поляре; для клина конечной длины из двух возможных значений скорости осуществляется большее. При углах раскрытия клина, больших нек-рого предельного, подобное простое течение невозможно. Скачок уплотнения становится криволинейным, отходит от вершины клина, превращаясь в отошедшую ударную волну, и за ней появляется область с дозвуковой скоростью течения газа в ней. Это характерно для сверхзвукового обтекания тел с тупой головной частью (рис. 3,б).

Рис. 4. Схема обтекания пластинки сверхзвуковым потоком.

Рис. 5. Тела, обладающие равным сопротивлением при большой сверхзвуковой скорости.

Рис. 6. Биплан Буземана.

Для уменьшения сопротивления, связанного с образованием головных ударных волн, при сверхзвуковых скоростях пользуются стреловидными (рис. 7) и треугольными крыльями, передняя кромка к-рых образует острый угол с направлением скорости v набегающего потока. Волновое сопротивление крыла бесконечного размаха обратится в нуль, когда угол скольжения крыла достигает такой величины, что нормальная к кромке крыла составляющая скорости v_n станет дозвуковой.

Рис. 7. Схема обтекания стреловидного крыла.

Для определения полей скорости и давления при С. т. около тел вращения и профилей немалой толщины, внутри сопел ракетных двигателей и сопел аэродинамич. труб и в др. случаях С. т. пользуются численным методом характеристик и др. численными методами решения ур-ний газовой динамики. При использовании быстродействующих вычислит. машин становится возможным расчёт трёхмерных С. т., напр. расчёт обтекания тел вращения под углом атаки, сопел некруглого сечения и др.

При очень высокой темп-ре (

3000-4000 К и более) в воздухе присутствуют в достаточно большом кол-ве ионизов. частицы и свободные электроны. Хорошая электропроводность воздуха вблизи тела открывает возможность использования эл—магн. воздействии на поток для изменения сопротивления тела или уменьшения тепловых потоков от горячего газа к телу. Она же затрудняет проблему радиосвязи с летат. аппаратом из-за отражения и поглощения радиоволн ионизов. газом, окружающим тело. Нагревание воздуха при сжатии его перед головной частью движущегося с гиперзвуковой скоростью тела может вызывать мощные потоки лучистой энергии, частично передающейся телу и вызывающей дополнит. трудности при решении проблемы его охлаждения. Рациональным выбором формы тела можно добиться значит. степени рассеивания лучистой энергии в окружающих слоях воздуха.

Если скорость набегающего потока во много раз превосходит скорость звука, то при малых возмущениях скорости изменения давления и плотности уже не будут малыми и необходимо пользоваться нелинейными ур-ниями даже при изучении обтекания тонких заострённых тел. Существ. роль нелинейных эффектов характерна для гиперзвуковой аэродинамики. Мн. представления аэродинамики умеренных сверхзвуковых скоростей, касающиеся поведения сил и моментов, действующих на летат. аппараты, а также устойчивости и управляемости этих аппаратов, становятся неприменимыми при гиперзвуковых скоростях полёта.

Большие значения числа М в течениях с гиперзвуковой скоростью позволяют установить важные качественные особенности таких течений и развивать нелинейные асимптотич. теории для их количеств. анализа. Для приближённого определения давления на головную часть затупленных впереди тел вращения и профилей получила распространение ф-ла Ньютона, согласно к-рой избыточное давление Dp на элемент поверхности тела равно нормальной к этому элементу составляющей кол-ва движения набегающего потока, т. е. = , где— угол между направлением касательной к поверхности тела и направлением набегающего потока.

Источник

Сверхзвуковое течение

Полезное

Смотреть что такое «Сверхзвуковое течение» в других словарях:

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение газа, при к ром в рассматриваемой области скорости v его ч ц больше местных значений скорости звука а. С изучением С. т. связан ряд важных практич. проблем, возникающих при создании самолётов, ракет и арт. снарядов со сверхзвуковой… … Физическая энциклопедия

сверхзвуковое течение — Рис. 1. Сверхзвуковое обтекание ромбовидного профиля. сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На … Энциклопедия «Авиация»

сверхзвуковое течение — Рис. 1. Сверхзвуковое обтекание ромбовидного профиля. сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На … Энциклопедия «Авиация»

Сверхзвуковое течение — течение газа, скорость которого в каждой точке рассматриваемой области превышает скорость звука в этой точке, то есть местное Маха число больше единицы (М > 1). На практике С. т. имеет место при движении скоростных самолётов, артиллерийских… … Энциклопедия техники

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нем звука … Большой Энциклопедический словарь

сверхзвуковое течение — Течение газа со сверхзвуковыми скоростями (M > 1). Примечание В задачах внешней аэродинамики часто употребляют термины «дозвуковой поток», «сверхзвуковой поток», которые обычно относятся к невозмущенному течению, поэтому… … Справочник технического переводчика

сверхзвуковое течение — течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нём звука. * * * СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ, течение газа, в котором скорость частиц газа превышает скорость распространения в нем звука … Энциклопедический словарь

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение газа, в к ром скорость частиц газа превышает скорость распространения в нём звука … Естествознание. Энциклопедический словарь

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — движение газа, при к ром скорости его частиц больше местных значений скорости звука в рассматриваемой области течения газа. С. т. осуществляется, напр., при движении пара или газа в Лаваля сопле, при обтекании возд. потоком самолётов, ракет, арт … Большой энциклопедический политехнический словарь

Течение — жидкостей и газа Ползучее течение Ламинарное течение Потенциальное течение Отрыв течения Вихрь Неустойчиво … Википедия

Источник

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ

Рис. 1. Конус возмущения COD и конус влияния АОВ.

При обтекании сверхзвуковым потоком клина (рис. 3,а) поступат. течениевдоль боковой поверхности клина отделяется от набегающего потока плоскимкосым скачком уплотнения, идущим от вершины клина (т. н. головная ударнаяволна), скорость потока за скачком определяется по ударной поляре; дляклина конечной длины из двух возможных значений скорости осуществляетсябольшее. При углах раскрытия клина, больших нек-рого предельного, подобноепростое течение невозможно. Скачок уплотнения становится криволинейным, <отходит от вершины клина, превращаясь в отошедшую ударную волну, и за нейпоявляется область с дозвуковой скоростью течения газа в ней. Это характернодля сверхзвукового обтекания тел с тупой головной частью (рис. 3,б).

Рис. 4. Схема обтекания пластинки сверхзвуковым потоком.

Рис. 5. Тела, обладающие равным сопротивлением при большой сверхзвуковойскорости.

Рис. 6. Биплан Буземана.

Для уменьшения сопротивления, связанного с образованием головных ударныхволн, при сверхзвуковых скоростях пользуются стреловидными (рис. 7) и треугольнымикрыльями, передняя кромка к-рых образует острый угол с направлением скорости v набегающего потока. Волновое сопротивлениекрыла бесконечного размаха обратится в нуль, когда угол скольжения крыла достигает такой величины, что нормальная к кромке крыла составляющаяскорости v_n станет дозвуковой.

Рис. 7. Схема обтекания стреловидного крыла.

При очень высокой темп-ре (

3000-4000 К и более) в воздухе присутствуютв достаточно большом кол-ве ионизов. частицы и свободные электроны. Хорошаяэлектропроводность воздуха вблизи тела открывает возможность использованияэл.-магн. воздействии на поток для изменения сопротивления тела или уменьшениятепловых потоков от горячего газа к телу. Она же затрудняет проблему радиосвязис летат. аппаратом из-за отражения и поглощения радиоволн ионизов. газом, <окружающим тело. Нагревание воздуха при сжатии его перед головной частьюдвижущегося с гиперзвуковой скоростью тела может вызывать мощные потокилучистой энергии, частично передающейся телу и вызывающей дополнит. трудностипри решении проблемы его охлаждения. Рациональным выбором формы тела можнодобиться значит. степени рассеивания лучистой энергии в окружающих слояхвоздуха.

Источник

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ

СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ, течение газа, при к-ром в рассматриваемой области скорости v его частиц больше местных значений скорости звука а. С изучением С. т. связан ряд важных практич. проблем, возникающих при создании самолётов, ракет и арт. снарядов со сверхзвуковой скоростью полёта, паровых и газовых турбин, высоконапорных турбокомпрессоров, аэродинамич. труб для получения потоков со сверхзвуковой скоростью и др.

Рис. 1. Конус возмущений COD и конус влияния АОВ.

Вслед за этой плоскостью поток поворачивается, расширяясь внутри угловой области, образованной пучком плоских фронтов возмущений (характеристик), до тех пор, пока не станет параллельным направлению стенки после излома.

При обтекании сверхзвуковым потоком клина (рис. 3, а) поступательное течение вдоль боковой поверхности клина отделяется от набегающего потока плоским скачком уплотнения, идущим от вершины клина. При углах раскрытия клина, больших нек-poro предельного, скачок уплотнения становится криволинейным, отходит от вершины клина и за ним появляется область с дозвуковой скоростью течения газа в ней. Это характерно для сверхзвукового обтекания тел с тупой головной частью (рис. 3, б).

При движении таких тел с умеренной сверхзвуковой скоростью (когда скорость полёта превосходит скорость звука в небольшое число раз) производимые ими возмущения давления и плотности газа и возникающие скорости движения частиц газа малы, что позволяет пользоваться линейными ур-ниями движения сжимаемого газа для определения аэродинамич. характеристики профилей крыла, тел вращения и др.

Рис. 4. Схема обтекания стреловидного крыла.

Для расчёта С. т. около тел вращения и профилей не малой толщины внутри сопел ракетных двигателей и сопел аэродинамич. труб и в других случаях С. т. пользуются численными методами.

При очень высокой темп-ре (

3000-4000 К и более) в воздухе присутствуют достаточно большое количество ионизованных частиц и свободные электроны. Хорошая электропроводность воздуха вблизи тела, движущегося с большой сверхзвуковой скоростью, открывает возможность использования электромагнитных воздействий на поток для изменения сопротивления тела или уменьшения тепловых потоков от горячего газа к телу. Она же затрудняет проблему радиосвязи с летательным аппаратом из-за отражения и поглощения радиоволн ионизованным газом, окружающим тело. Нагревание воздуха при сжатии его перед головной частью движущегося с гиперзвуковой скоростью тела может вызывать мощные потоки лучистой энергии, частично передающейся телу и вызывающей дополнительные трудности при решении проблемы его охлаждения.

Если скорость набегающего потока во много раз превосходит скорость звука, то при малых возмущениях скорости изменения давления и плотности уже не будут малыми и необходимо пользоваться нелинейными ур-ниями даже при изучении обтекания тонких, заострённых тел. Существенная роль нелинейных эффектов характерна для гиперзвуковой аэродинамики. Многие представления аэродинамики умеренных сверхзвуковых скоростей, касающиеся характера сил и моментов, действующих на летательные аппараты, и устойчивости и управляемости этих аппаратов при гиперзвуковых скоростях полёта, становятся неприменимыми.

Большие значения числа М = v/a при течениях с гиперзвуковой скоростью позволяют установить важные качественные особенности таких течений и развить нелинейные асимптотич. теории для их количественного анализа. Так, при очень больших значениях числа М оказывается, что давление в набегающем на тело потоке становится пренебрежимо малым по сравнению с давлением в области течения за ударной волной, возникающей перед телом, а теплосодержанием набегающего потока можно пренебречь сравнительно с его кинетич. энергией. При таких условиях течение за ударной волной перестаёт зависеть от числа М набегающего потока.

Рис. 5. Значения коэффициента сопротивления сферы и цилиндра с конической головной частью; начиная с М-4 эти значения перестают заметно изменяться.

В этом состоит принцип стабилизации течения около тел при гиперзвуковых скоростях, причём стабилизация течения около тупых тел наступает при меньших значениях числа М, чем около тонких, заострённых тел (рис. 5).

Важным результатом теории гиперзвукового обтекания тонких, заострённых тел под малым углом атаки является т. н. закон плоских сечений, согласно к-рому при движении тонкого тела в покоящемся газе с гиперзвуковой скоростью частицы газа почти не испытывают продольного смещения, т. е. движение частиц происходит в плоскостях, перпендикулярных направлению движения тела (рис. 6).

Рис. 6. Схема к объяснению закона плоских сечений.

Лит.: К о ч и н Н. Е., К и б е л ь И. А. Розе Н. В., Теоретическая гидромеханика 4 изд., ч. 2, М., 1963; Липман Г. В. Р о ш к о А., Элементы газовой динамики пер. с англ., М., 1960; Черный Г. Г. Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, М., 1959. Г. Г. Чёрный.

Источник