Скорости смешивающихся потоков газа измерили в 3D

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне измерили скорости смешивающихся потоков газа в разных проекциях. Разработка найдет применение в создании новых реактивных двигателей. Работа ученых появилась на страницах AIAA Journal.

«Мы создали физический эксперимент, способный измерить параметры потоков газов, которые другие пытаются смоделировать с помощью вычислительных моделей для прогнозирования турбулентности. При помощи эксперимента мы проверяем модели других научных групп и даем им дополнительные данные для сравнения результатов, в частности, с точки зрения скорости», — сказал Кевин Ким, докторант кафедры аэрокосмической техники Университета Иллинойса.

Построенная исследователями аэродинамическая труба и дизайн экспериментов были основаны на простой геометрии и физике, что позволило авторам управлять двумя воздушного потоками: из специального резервуара и из комнатного воздуха. Перед тем как смешаться в тестовой секции аэродинамической трубы, два потока были физически разделены между собой. Для анализа их параметров ученые получали изображения процесса в различных проекциях.

В ходе эксперимента ученые увеличивали скорость одного из потоков газа с половины звуковой скорости до 2,5 ее величин. Скорость второго потока была стабильна и равна скорости звука. В большинстве предыдущих экспериментов, по словам ученых, скорость обычно измерялась только в двух направлениях: в направлении свободного потока и перпендикулярно ему. Уникальность этого эксперимента состояла в том, что измерения скорости проводились также в поперечном направлении.

Для получения всех трех компонент скорости ученым необходимо было провести только два эксперимента. «Наши результаты совпадают с полученными ранее другими методами, что подтверждает наши собственные эксперименты. Но мы пошли дальше, измерив поток для широкого диапазона чисел Маха, и тем самым расширили диапазон доступных для измерения значений», — подводит итог Ким.

Одним из реальных применений результатов этого исследования является улучшение работы гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, в котором сверхзвуковой воздух поступает через камеру сгорания и смешивается с топливом.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.