Газодинамика тяжелых газов

G.s.>> К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.
Bredonosec> Плюс модель после испытания уничтожается ударом. И труба корежится.
Bredonosec> странное какое-то моделирование.

Модель там цельностальная, весом в 5 кг и выше. Полет такой модели во встречном потоке это .... выстрел из пушки болванкой
Жаль только, тяжело модель Су-35 в ствол пихать. Но если сильно захотеть ... А для циллиндрических тел - метод продувки отстрелом.

Раньше над моделями тряслись. Конечно, точная модель истребителя из цельного куска нержи и отполированная "в зеркало". Сколько труда! Но сейчас есть ЧПУ, и стоимость изготовления модели должна быть пониже.

Так что все более-менее циллиндрическое - в пушку! А визуализировать можно стрельбой во влажном воздухе. И связываться с тяжелыми газами - не нужно.

Fakir>> Нуу, зависит от... и баллон/газгольдер разным может быть. Так что и сечение струи можно увеличивать.
timochka> Да там газголдер с 3-х этажный дом. А сечение струи ладошкой перекрыть можно. Хотелось бы увеличить, но куда уже.

Такие габариты характерны для достаточно длительных процессов. Кстати, при этом газгольдеры нередко не напорные, а вакуумируемые.
Но если задача получить струю буквально на доли секунды - всё немножко иначе смотреться будет.
А нужны именно доли секунды - при таких скоростях пролёт единиц-десятка метров занимает 0,01-0,1 с, вся длительность будет определяться точностью синхронизации выстрела с подачей струи и/или выходом струи на нужный режим.

timochka> Это же только на дозвуке можно "поршень" из газа изобразить. А если струя сверхзвуковая, она просто "проколет" поршень.

Если сечения совпадают, ничего она "проколоть" не сможет. Переходные процессы будут мутные, да. С формированием скачков. Но для короткого "импульса" может и срастись.

timochka> А визуализировать можно стрельбой во влажном воздухе.

Кого-то не устраивает шлирен?

Bredonosec>> что холодный - понятно. Но разреженность откуда?
Bredonosec>> Там же наоборот дикое давление в резервуаре, чтоб получить нужную скорость потока.
timochka> То в резервуаре. Эта энергия тратится на разгон газа. В результате ты размениваешь высокое давление при низкой скорости, на низкое давление при высокой скорости.
Я знаю, что размениваю. Но давление можно срабатывать тогда, когда у нас есть перепад.
Если в резервуаре, скажем, 400 атмосфер, а снаружи одна - мы можем максимально разогнать поток при конечном давлении чуть выше 1 атмосферы (статика). Но создать еще ниже? Как??
Идея про вакуумирование всего обьема адт по мне глупа: работы много, цена герметизации помещения вылетает в копеечку, а толку ноль: после разрыва камеры давления всё равно получим ту же атмосферу плюс-минус.

Fakir> Прямо в момент выстрела может в камеру ничего и не влетает. Но диффузию-то не отменял никто.
Вход в баротрубу сразу после пролета модели перекрывается заслонкой и всё, то что до входа стравливается в атмосферу.
G.s.>> Иногда между срезом ствола и входом в баротрубу размещают большую емкость с вакуумом, в которой собирается и тормозится струя из ствола.
Fakir> Что это изменит в стационаре после выстрела?
Там все дульные газы и собираются, а потом наружу.
Fakir> Нуу, зависит от... и баллон/газгольдер разным может быть. Так что и сечение струи можно увеличивать.
Сечение струи - это прямая зависимость от расхода, значит всё будет больше и дороже.
G.s.>> К тому же рабочий участок получается совсем коротким: сопло непрозрачное, а как заснять картину обтекания?
Fakir> 1. А с чего оно обязано быть непременно непрозрачным? Кто мешает окно врезать? Кто в принципе мешает сопло не то что из плекса, да хоть из стекла выполнить? Кстати, у нас на студенческих лабах микроминиатюрная сверхзвуковая труба была как раз со стеклянным соплом Лаваля.
Основная информация в аэробаллистическом эксперименте получается от фотографирования: модели в полете, спектра обтекания и т.д.
Возьми рюмку и посмотри сквозь неё сбоку: комната смеха получается.
Fakir> 2. В конце концов, зачем снимать непременно внутри сопла, а не в струе за срезом?
Параметры струи должны быть стационарны хотя бы на небольшом участке.
После сопла всё быстро и резко изменяется, струя расширяется.
G.s.>> Еще хуже то, что струя сильно турбулизирована, а это катастрофически влияет на положение точки перехода, например и другие аспекты.
Fakir> В принципе при желании, если наплевать на расход мощности, можно и ламинаризаторы установить. Сверленые решётки или хонейкомбы - и можно получить высоколаминарный поток при Re за 1000.
Все эти решетки в лучшем случае НАПРАВЛЯЮТ поток, но на них турбулентность резко возрастает за счет трения.
Fakir> Fakir>> Струя ВРД или ЖРД плоха тем, что горячая, но если сильно расширить, то может и не очень.
G.s.>> Там вообще атас: уже двухфазный поток получается.
Fakir> Ну почему обязательно двухфазный-та?!
А сажа то откуда берется?
А жидкие фракции, пар?

G.s.>> Газогидравлическая аналогия позволяет только визуализировать сверхзвуковое обтекание тела, но не позволяет получить количественные характеристики.
Bredonosec> а использование тяжелых газов позволит? Это ведь тоже сдвиг всех параметров. И даже если рейнольдсы будут случайно близки (не факт) - параметры вязкости могут отличаться и сильно.
Параметр подобия по Рейнольдсу и есть подобие по ВЯЗКОСТИ.
Если Rе одинаковый, то и вязкость одинаковая.
G.s.>> К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.
Bredonosec> А с чего ты снимаешь параметры нагрузки на модели? У тебя только двойной интеграл - пройденное расстояние.
Да, снимается пройденное расстояние по времени, сглаживается и находится вторая производная.
Это и есть аэробаллистика: определение Сх по торможению.
Bredonosec> Плюс модель после испытания уничтожается ударом. И труба корежится.
Да, модель одноразовая, но на три порядка дешевле трубной.
В конце трубы улавливатель, периодически обломки моделей сдаём в металлолом
G.s.>> В аэродинамических трубах, кроме больших дозвуковых, невозможно ОДНОВРЕМЕННО соблюдать параметры по Маху и Re: там поток очень холодный и разреженный.
Bredonosec> что холодный - понятно. Но разреженность откуда?
А откуда скорость потока берется? От охлаждения и расширения.
В сопле диаметр критики то насколько меньше среза сопла?
Bredonosec> если не вспоминать, что мембраны должны иметь достаточную прочность, чтоб не рваться и не деформироваться от пеерпада давлений.
Если в бароканале давление равно атмосферному, то мембрана будет как шарик детский.
А если есть перепад в плюс или минус, то ставят несколько тонких мембран с постепенным уменьшением перепада между ними.
Bredonosec> И если не вспоминать, что подогрев увеличивает а.
Использование неподвижного тяжелого газа позволяет легко варьировать Азв: нужно - подогреем, нужно - охладим.
Bredonosec> И если не считать, что прокалывание мембран (достаточно прочных для вышеописанного) придает свободнолетящей модели случайный угол атаки и рысканья, что сводит на ноль смысл испытаний.
Читаем выше: мембраны тонкие и на полет модели влияют ничтожно.
А наличие углов атаки и рыскания - основной источник АДХ в аэробаллистике.
Колебания альфа и бета как раз дают все АДХ.
При нулевых альфа/бета можно получить только Сх0, что само по себе отдельная важная задача.

timochka> Модель там цельностальная, весом в 5 кг и выше. Полет такой модели во встречном потоке это .... выстрел из пушки болванкой
Как раз цельностальная не подходит: нужно еще центровку выдержать.
Поэтому приходится комбинировать: сталь, дюраль, тяжелые сплавы для носа.
timochka> Жаль только, тяжело модель Су-35 в ствол пихать. Но если сильно захотеть ... А для циллиндрических тел - метод продувки отстрелом.
Смотрим фото на первой странице: можно и самолётиками стрелять.
timochka> Раньше над моделями тряслись. Конечно, точная модель истребителя из цельного куска нержи и отполированная "в зеркало". Сколько труда! Но сейчас есть ЧПУ, и стоимость изготовления модели должна быть пониже.
Модельки в аэробаллистике тоже приходится "вылизывать".
Но всё равно дешевле: дорогущих тензовесов не нужно.
timochka> Так что все более-менее циллиндрическое - в пушку! А визуализировать можно стрельбой во влажном воздухе. И связываться с тяжелыми газами - не нужно.
Визуализация это побочный продукт.
Главная задача - получить силовые и моментные характеристики.

Fakir>> Нуу, зависит от... и баллон/газгольдер разным может быть. Так что и сечение струи можно увеличивать.
G.s.> Сечение струи - это прямая зависимость от расхода, значит всё будет больше и дороже.

Ессно. Но поскольку необходимое время очень мало - чем чорт не шутит?

G.s.> Возьми рюмку и посмотри сквозь неё сбоку: комната смеха получается.

1. Примени "восстанавливающую" (компенсирующую известные искажения) оптику. В конце концов, мы живём в такое время, когда вычислительная задача восстановления изображения по искажённой по известному закону картинке особой проблемы не составляет.

2. Если ломает возиться - сделай сопло не осесимметричным, а типа аэроспайка, с плоскими образующими.


Fakir>> 2. В конце концов, зачем снимать непременно внутри сопла, а не в струе за срезом?
G.s.> Параметры струи должны быть стационарны хотя бы на небольшом участке.
G.s.> После сопла всё быстро и резко изменяется, струя расширяется.

Она и в сопле расширяется, если это сопло Лаваля. За соплом ядро струи не очень меняется на расстояниях порядка 1-3 диаметра сечения среза. Ну, если режим не слишком сильно отклоняющийся от расчётного, с большим недо- или перерасширением.

Fakir>> В принципе при желании, если наплевать на расход мощности, можно и ламинаризаторы установить. Сверленые решётки или хонейкомбы - и можно получить высоколаминарный поток при Re за 1000.
G.s.> Все эти решетки в лучшем случае НАПРАВЛЯЮТ поток, но на них турбулентность резко возрастает за счет трения.

Нет. Я же говорю - определённым образом сделанные "направляющие" дают ламинарный поток на формально огромных Re. Это экспериментальный факт.


G.s.> G.s.>> Там вообще атас: уже двухфазный поток получается.
Fakir>> Ну почему обязательно двухфазный-та?!
G.s.> А сажа то откуда берется?
G.s.> А жидкие фракции, пар?

Как будто она у любого ЖРД и ВРД. Найди сажу, к примере, в выхлопе кислород-водородного ЖРД. Или водородного ВРД. Да даже метанового

G.s.> Параметры струи должны быть стационарны хотя бы на небольшом участке.
G.s.> После сопла всё быстро и резко изменяется, струя расширяется.
Cтоп. Она расширяется, если мы вместе со струей куда-то летим.
На одном и том же участке она вполне стационарна.
А модель именно стоит на этом участке.

G.s.> Все эти решетки в лучшем случае НАПРАВЛЯЮТ поток, но на них турбулентность резко возрастает за счет трения.
да.
И турбулентность и сопротивление, кстати говоря.
То есть, снижение скорости.
А если, как у нас, речь идет о глубоко сверхзвуковой струе, то решетки нам дадут дикое число ударных волн с энтропийным переводом энергии потока в тепло.

>Параметр подобия по Рейнольдсу и есть подобие по ВЯЗКОСТИ.
ага. Динамической. А кинематическая (связанная с динамической через плотность) - внезапно уже нет.

>Да, снимается пройденное расстояние по времени, сглаживается и находится вторая производная. Это и есть аэробаллистика: определение Сх по торможению.
Только ты не забыл, что выбирать среднюю скорость можно исключительно в линейных процессах?
Даже с квадратичным процессом, где переменная оказывается зависимой от самой себя в квадрате - уже возникают проблемы. Напр, классическая задача баллистики - по времени полета пули на расстояние найти дульную скорость и Сх пули - при кажущейся легкости уже задолбаешься в формулах.
А у нас нихрена не квадратичный и даже не стационарный процесс. У нас хаотично меняющееся Сх модели (хз, как она отклоняется от мембран), у нас хаотично меняющиеся параметры среды (температура, плотность, давление, скорость, даже газовый состав!) - что ты там с двойного интеграла намеряешь? День рождения бабушки, не более.

>Да, модель одноразовая, но на три порядка дешевле трубной.
А вот это счего бы вдруг?
АД подобие означает очень точное исполнение формы с очень гладкой поверхностью. За счет каких супертехнологий ты это вдруг сможешь исполнить в тыщу раз дешевле?

Bredonosec> что холодный - понятно. Но разреженность откуда?
>А откуда скорость потока берется? От охлаждения и расширения.
Ниже окружающей плотности - не расширится. Демон Максвелла в жизни не встречается.

>А если есть перепад в плюс или минус, то ставят несколько тонких мембран с постепенным уменьшением перепада между ними.
для шарика перепад в 0,05 атмосферы - максимум. Ну 0,1, если толстый.
А перепад в 500 атмосфер ты как будешь делать? 5 тысяч шариков? Так это в сумме выйдет уже существенный слой резины. Даже не вспоминая, какой длины и какой сложности будет эта онанизация.
А нам для скорости потока надо максимально возможный перепад давления. 500, тыщу, две тыщи,десять тыщ атмосфер - сколько получится создать.

>А наличие углов атаки и рыскания - основной источник АДХ в аэробаллистике.
Вообще-то не "колебания", а отдельные испытания. Стационарно закрепленной модели. С точно выставленным альфа и тета. С точно отмеренной скоростью потока. и на тензометрии, чтоб динамически по-микросекундно отслеживать изменения нагрузки осевой и боковой, сопоставляя это с изменениями скорости потока, если АДТ импульсная.

Со свободно болтающейся будет впустую потраченное время трубы и покалеченная сама труба. Моделью.

> можно и самолётиками стрелять.
я сильно не уверен, что на той фоте именно "стрельба самолетиками". больше похоже на обычное фото из импульсной адт, где модель закреплена, а "стреляет" поток.
Никакая камера неспособна столь резко взять момент пролёта модели со скоростью 1-2 кмс. Тут наносекундные скорости затвора нужны
Так ша, модель на фото - стояла. А двигался - поток.

>Как раз цельностальная не подходит: нужно еще центровку выдержать.
а если модель АД неустойчивая? Как брать центровку?
А если (вон как на фото) сечения по миделю к хвосту настолько возрастают, что устойчивую цельнолитую не сделать никакой комбинацией металлов? Клепать пустотелые? И это будет в тыщу раз дешевле?

Bredonosec> Cтоп. Она расширяется, если мы вместе со струей куда-то летим.
Она расширяется, если давление вокруг меньше, чем на срезе сопла.
Bredonosec> А модель именно стоит на этом участке.
Мы уже три дня обсуждаем аэробаллистическую трубу: в ней модель выстреливается навстречу потоку, истекающему из сопла.
>>Параметр подобия по Рейнольдсу и есть подобие по ВЯЗКОСТИ.
Bredonosec> ага. Динамической. А кинематическая (связанная с динамической через плотность) - внезапно уже нет.
Вот как раз варьируя плотностью среды можно в широких пределах изменять Re при той же скорости.
>>Да, снимается пройденное расстояние по времени, сглаживается и находится вторая производная. Это и есть аэробаллистика: определение Сх по торможению.
Bredonosec> Только ты не забыл, что выбирать среднюю скорость можно исключительно в линейных процессах?
Любую кривую можно представить набором прямых отрезков: линеаризация называется.
Bredonosec> Даже с квадратичным процессом, где переменная оказывается зависимой от самой себя в квадрате - уже возникают проблемы.
Никаких проблем: траектория разбивается на отрезки, где изменение Маха и Сх можно представить линейными.
Bredonosec> А у нас нихрена не квадратичный и даже не стационарный процесс. У нас хаотично меняющееся Сх модели (хз, как она отклоняется от мембран),
График Сх от Маха для пули видел? Это гладкая функция, хоть и не монотонная.
Bredonosec> у нас хаотично меняющиеся параметры среды (температура, плотность, давление, скорость, даже газовый состав!)
В баротрубе состав однороден и стабилен, никаких градиентов нет, влияние мембраны на движение модели ничтожно.
>>Да, модель одноразовая, но на три порядка дешевле трубной.
Bredonosec> А вот это счего бы вдруг?
Да с того, хотя бы, что она меньше в несколько раз.
Bredonosec> для шарика перепад в 0,05 атмосферы - максимум. Ну 0,1, если толстый.
Bredonosec> А перепад в 500 атмосфер ты как будешь делать?
Ты никак не въедешь: перепад между баротрубой и окружающим воздухо небольшой, максимум 1-2 атм. Больше и не надо, остальное добирается за счет ПЛОТНОСТИ тяжелого газа, чего непонятно?
Bredonosec> Вообще-то не "колебания", а отдельные испытания. Стационарно закрепленной модели. С точно выставленным альфа и тета. С точно отмеренной скоростью потока. и на тензометрии, чтоб динамически по-микросекундно отслеживать изменения нагрузки осевой и боковой, сопоставляя это с изменениями скорости потока, если АДТ импульсная.
Никак не можешь отделить мух от котлет.
В АДТ модель неподвижна на фиксированных альфа и бета (хотя давно уже применяются подвижные державки, которые за время одного пуска могут изменять углы).
На аэробаллистических трассах, модель летит и колеблется относительно нулевых значений.
По этим колебаниям и определяют все АДХ.
Да, для этого надо сделать серию выстрелов на разных Махах.
Bredonosec> я сильно не уверен, что на той фоте именно "стрельба самолетиками". больше похоже на обычное фото из импульсной адт, где модель закреплена, а "стреляет" поток.
Найди там державку или следы в потоке от неё.
Bredonosec> Никакая камера неспособна столь резко взять момент пролёта модели со скоростью 1-2 кмс. Тут наносекундные скорости затвора нужны
Сто лет в обед используют метод "светящейся точки": импульсная подсветка искровым разрядником, как раз 1 мкс и меньше.
Никаких затворов не нужно. Фотоаппарат стоит на режиме В, как раньше обозначали, т.е. открыт постоянно. В баротрубе темно, получается экспозиция от вспышки. Потом после выстрела затвор закрывается, пленку проявляют. Сейчас, естественно, матрицы.
Bredonosec> а если модель АД неустойчивая? Как брать центровку?
На аэробаллистических трассах обязательно используют статически устойчивые модели.
Для этого нос делают тяжелым, а хвост легким. В нос часто закладывают тяжелый металл: свинец, ВНЖ и др. Корпуса обычно пустотелые. Хвост из дюраля.

G.s.>> Возьми рюмку и посмотри сквозь неё сбоку: комната смеха получается.
Fakir> 1. Примени "восстанавливающую" (компенсирующую известные искажения) оптику. В конце концов, мы живём в такое время, когда вычислительная задача восстановления изображения по искажённой по известному закону картинке особой проблемы не составляет.
В любом случае, даже если сделать в сопле окна из стекла, они будут толстыми, кроме искажения, будет еще и ослабление потока. Окна должны повторят очертания сопла, иначе начнутся скачки на стыках, в общем все плохо.
Рабочий участок должен быть до среза сопла в любом случае. Но он получается коротким.
Fakir> Fakir>> 2. В конце концов, зачем снимать непременно внутри сопла, а не в струе за срезом?
G.s.>> Параметры струи должны быть стационарны хотя бы на небольшом участке.
Fakir> Нет. Я же говорю - определённым образом сделанные "направляющие" дают ламинарный поток на формально огромных Re. Это экспериментальный факт.
G.s.>> G.s.>> Там вообще атас: уже двухфазный поток получается.
Fakir> Fakir>> Ну почему обязательно двухфазный-та?!
G.s.>> А сажа то откуда берется?
G.s.>> А жидкие фракции, пар?
Fakir> Как будто она у любого ЖРД и ВРД. Найди сажу, к примере, в выхлопе кислород-водородного ЖРД. Или водородного ВРД. Да даже метанового
А пар куда девать?
Струя должна быть прозрачная, да еще этот гемор с криогеникой.

Bredonosec> Никакая камера неспособна столь резко взять момент пролёта модели со скоростью 1-2 кмс. Тут наносекундные скорости затвора нужны

Это как раз давно не проблема. Хоть 50 км/сек и на видео в деталях.
Камера там очень простая и гениальная: напротив объектива вращается стальной барабан с закреплённой плёнкой. Вращается с высокой скоростью - 10-12 тыс/мин. Затвора нет, источник света поперечен объективу.

Свет отражается от модели в момент пролёта и попадает в объектив и потом на плёнку.

Bredonosec>> Никакая камера неспособна столь резко взять момент пролёта модели со скоростью 1-2 кмс. Тут наносекундные скорости затвора нужны
Naib> Камера там очень простая и гениальная: напротив объектива вращается стальной барабан с закреплённой плёнкой. Вращается с высокой скоростью - 10-12 тыс/мин. Затвора нет, источник света поперечен объективу.
Барабан быстро вращать - сложно и медленно. На самом деле вращают лёгкую призму напротив объектива, которая отражает изображение на плёнку, лежащую на внутренней стенке барабана. Недостаток - ограниченное количество кадров и трудность синхронизации начала процесса с положением призмы.
На работе есть такая, СК-4, кажется, Красногорского завода. Давно не используем, высокоскоростные видеокамеры гораздо лучше.