Газодинамическая модель и соотношения подобия для запуска сверхзвуковых сопел и струй

Аналитически и численно исследуются течения, возникающие при запуске гиперзвуковых сопел с прямолинейными образующими, а также сильно недорасширенных струй. Используется модель внезапно включенного радиального источника [16,19]. В общем случае учитывается колебательная релаксация газа. Сначала исследуется движение совершенного газа (с постоянным отношением теплоемкостей). Для этого случая получены аналитические решения, описывающие движение поверхностей разрыва. Введены переменные подобия, в которых траектории поверхностей разрыва зависят только от отношения теплоемкостей истекающего и окружающего газов, а также некоторого комплекса В, появляющегося на заключительном этапе расширения, когда первичная ударная волна становится слабой. Эти выводы относительно подобия течений хорошо подтверждаются имеющимися экспериментальными данными и данными численных расчетов, проведенных в работе. Процесс запуска течения релаксирующего газа исследуется численно. Показано, что в условиях, характерных для работы установок кратковременного стационарного действия (типа «ударная труба–сопло») колебательная релаксация слабо влияет на движение поверхностей разрыва и, следовательно, на время запуска установок.