Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий обзор литературы 10
1.1 Управление системой скачков в воздухозаборнике 10
1. 2 МГД и ЭГД управление течением 11
1.3 МГД управление внешним течением 17
Глава 2. Экспериментальная установка и методы исследования 19
2.1 Ударная труба 20
2.2 Рабочая секция 22
2.3 Система генерации магнитного поля 24
2.4 Организация подачи внешнего электрического поля 26
2.4.1 Формирование импульсов тока длинной линией 27
2.4.2 Совместная работа искусственной длинной линии и МГД генератора 29
2.4.3 Организация последовательности токовых импульсов 32
2.5 Методы исследования 34
2.5.1 Регистрация ударно-волновых разрывов 34
2.5.2 Метод измерения полного давления 36
Глава 3. Стационарная картина течения в магнитном и электрическом полях 52
3.1 Расчетное распределение параметров потока 53
3.2 О силовом и энергетическом воздействии 57
3.3 Выбор признаков, характеризующих ударно-волновую конфигурацию 60
3.4 Стартовые процессы при входе потока в диффузор в отсутствие и при наличии внешних воздействий 61
3.5 Характеристики стационарных ударно-волновых конфигураций при различных параметрах взаимодействия. Переход регулярного отражения в Маховское 65
3.6 Потери полного давления 69
Глава 4. Установление стационарной картины течения при включении и отключении внешних воздействий 88
4.1 Особенности формирования токовых импульсов 89
4.2 Установление ударно-волновой картины при включении и выключении тока 91
4.2.1 Определение минимальной длительности токового импульса, необходимого для достижения стационарной ударно-волновой конфигурации 91
4.2.2 Изменение ударно-волновой конфигурации при изменении со временем силы тока 94
4.2.3 Определение скорости изменения параметров ударно-волновой конфигурации при различной скорости возрастания тока 96
4.2.4 Сравнение результатов экспериментов и численного моделирования 101
4.3 Специальный эксперимент по релаксация ударно-волновой конфигурации при отключении тока 103
Глава 5. Импульсно-периодическое взаимодействие 126
5.1 Энергетический выигрыш при импульсно-периодическом взаимодействии 126
5.2 Влияние соседних импульсов друг на друга 128
5.3 Импульсно-периодичекое воздействие 131
Заключение 132
Заключение 140
- Совместная работа искусственной длинной линии и МГД генератора
- Выбор признаков, характеризующих ударно-волновую конфигурацию
- Характеристики стационарных ударно-волновых конфигураций при различных параметрах взаимодействия. Переход регулярного отражения в Маховское
- Определение минимальной длительности токового импульса, необходимого для достижения стационарной ударно-волновой конфигурации
Введение к работе
Цель работы:
Целью работы являлось изучение особенностей изменения ударно-волновой конфигурации в диффузоре при приложении импульсных магнитогазодинамических (МГД) и электрогазодинамических (ЭГД) воздействий.
В соответствии с целью работы, основное внимание уделялось:
Созданию экспериментальной базы для изучения импульсных МГД и ЭГД воздействий на сверхзвуковое течение в диффузоре.
Определению стационарных характерных параметров 4-х скачковой ударно-волновой конфигурации при различных интенсивностях внешних воздействий и определению области существования регулярного взаимодействия присоединенных скачков.
Исследованию стартовых процессов при входе потока газа в диффузор в отсутствие и при наличии внешних воздействий.
Исследованию изменения характерных параметров ударно-волновой конфигурации при различных скоростях возрастания и спада тока.
Изучению воздействия на ударно-волновую конфигурацию последовательности импульсов внешних воздействий и возможности организации импульсно-периодического воздействия.
Актуальность задачи:
Одной из наиболее важных проблем при разработке гиперзвуковых летательных аппаратов является управление потоком газа. Необходимость управления течением и, что наиболее важно, положением входных скачков в воздухозаборниках обусловлена тем, что воздухозаборник летательного аппарата проектируется для определенного (крейсерского) числа Маха полета, и при отклонении
числа Маха полета от этого значения он начинает работать в нерасчетных режимах, что приводит к нежелательным последствиям, а в наиболее неблагоприятных случаях может привести, например, к помпажу двигателя. На современных сверхзвуковых самолетах управление течением в воздухозаборнике осуществляется путем изменения газодинамического тракта механическим способом.
В начале 90-х годов холдинговой компанией «Ленинец» была предложена концепция гиперзвукового (М > 4) летательного аппарата "АЯКС". В этой концепции, наряду с другими предложениями, предполагалось использовать магнитогазодинамическое (МГД) и электрогазодинамическое (ЭГД) воздействия для управления ударно-волновой структурой в воздухозаборнике. В настоящее время многие предложения из этой концепции нашли свое отражение в новом разделе газодинамики - магнито-плазменной аэродинамике. По этой тематике проводится ряд ежегодных конференций (AIAA Conference on Hypersonic Systems and Technologies, AIAA Plasmadynamics and Lasers) и рабочих совещаний (AIAA Weakly Ionized Gases Workshop, Рабочее Совещание по Магнито-Плазменной Аэродинамике, Термохимические Процессы в Плазменной Аэродинамике).
Преимуществом МГД и ЭГД методов управления структурой течения в воздухозаборнике является более высокое быстродействие. Именно поэтому возник интерес к исследованию нестационарных процессов в условиях воздействия на ионизованный сверхзвуковой поток электрических и магнитных полей. Следует отметить, однако, что в настоящее время практически отсутствуют работы, направленные на изучение нестационарных газодинамических процессов, вызванных нестационарностью внешних МГД и ЭГД воздействий, а большинство представляемых на конференциях работ являются теоретическими и в основном относятся к стационарным течениям. По этой причине данная
работа, направленная на изучение нестационарных процессов при МГД и ЭГД воздействиях, является актуальной.
Научная новизна:
Научная новизна работы заключается в том, что впервые проведены экспериментальные исследования нестационарных процессов при ЭГД и МГД воздействиях, в результате чего получен ряд новых и важных сведений относительно активно развивающейся области газодинамики -магнитоплазменной аэродинамики. Работа проводилась в тесном контакте с сектором численного моделирования ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.
В данной работе впервые:
Разработан метод импульсного, многократного МГД и ЭГД воздействия на течение в диффузоре. Кратковременность МГД воздействия при квазистационарном магнитном поле обеспечивалась кратковременностью импульса тока, регулируемого внешним напряжением.
Прослежены изменения характерных параметров стационарных ударно-волновых конфигураций и потерь полного давления в диффузоре при различных интенсивностях внешних воздействий. Показано, что по мере усиления внешних воздействий параметры ударно-волновой конфигурации приближаются к границе перехода регулярного отражения в Маховское. При увеличенной зоне взаимодействия изучен нестационарный процесс возникновения Маховской конфигурации. Сделано предположение, что ствол Маха тождественен прямому скачку, образующемуся в сильных внешних полях, который переводит сверхзвуковое течение в дозвуковое.
Выявлены различия в стартовых процессах при входе потока в диффузор при наличии и в отсутствие внешних воздействий.
Показано, что при наличии внешних воздействий время формирования стационарной ударно-волновой конфигурации меньше, так как она возникает при торможении вторичной ударной волны, возникшей в сопле.
Обнаружено, что в зависимости от скорости изменения тока изменение параметров ударно-волновой конфигурации может происходить или квазистационарно с током, или с запаздыванием относительно него. Определена скорость изменения тока, при которой изменение ударно-волновой конфигурации происходит квазистационарно с ним. Оценено время установления стационарной ударно-волновой конфигурации при мгновенном включении и выключении тока. В специально поставленном эксперименте выявлены особенности релаксации ударно-волновой конфигурации при выключении тока.
Прослежено установление стационарной ударно-волновой конфигурации при подаче последовательности токовых импульсов. Показано, что с помощью серии импульсов возможно имитировать импульсно-периодический процесс. Оценен энергетический выигрыш при импульсно-периодическом воздействии.
Положения, выносимые на защиту:
Особенности организации импульсного МГД и ЭГД воздействия на течение в диффузоре.
Результаты по определению характеристик стационарных ударно-волновых конфигураций и изменению потерь полного давления при различных интенсивностях стационарных внешних воздействий. Демонстрация перехода регулярного отражения в Маховское.
Обнаружение различий стартовых процессов при входе потока в диффузор при наличии и в отсутствие внешних воздействий.
Обнаружение эффекта запаздывания изменения параметров ударно-волновой конфигурации относительно изменения тока. Определение времени установления стационарной ударно-волновой конфигурации при различных скоростях изменения тока
Организация импульсно-периодического воздействия и оценка энергетического выигрыша по сравнению со стационарным воздействием.
Практическая ценность:
В результате проведенных исследований получены новые сведения о нестационарных аспектах магнитоплазменной аэродинамики. Результаты опытов по определению времени установления стационарной ударно-волновой конфигурации при включении и выключении внешних воздействий могут быть использованы для апробации и верификации программ численного моделирования и экстраполированы на более крупномасштабные установки, а способ организации импульсно-периодического воздействия может быть использован на других лабораторных установках в различных организациях (ИВТАН, ЦАГИ, ЦИАМ, ЦНИИМАШ).
Результаты исследований используются в научных исследованиях в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН и в учебных программах в рамках СПБГПУ (кафедра «Гиперзвуковые технологии»).
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Основные публикации по теме диссертации приведены в списке литературы [77-88].
Совместная работа искусственной длинной линии и МГД генератора
В эксперименте использовались длинные линии с сосредоточенными индуктивностями и емкостями. Они представляли собой последовательно подключенные звенья, которые включали в себя индуктивность L и емкость С. Схема длинной линии и ее подключение к электродам МГД канала приведена на рис.2.10. Минимальное напряжение, при котором происходил разряд длиной линии, составляло 150 В, т.е. практически удвоенную величину приэлектродного падения потенциала. Волновое сопротивление линии было равно р = использованные в эксперименте длинные линии рассчитывались на значение р = 0,2 Ом. Длительность формируемого на выходе длинной линии импульса напряжения определяется как і = In LC, где п -количество звеньев длинной линии. Зарядка длинной линии до напряжения Vo производилась при помощи высоковольтного источника напряжения. При движении ионизованного газа в МГД канале в магнитном поле возникает ЭДС s = uBh, где и - скорость потока, В - индукция магнитного поля, h - расстояние между токосъемными электродами. Рассмотрим последовательное подключение генератора импульсного электрического поля (длинной линии с внутренним сопротивлением р, заряженной до напряжения V0), сопротивления нагрузки RL и МГД генератора с внутренним сопротивлением Refr (эквивалентная схема подключения показана на рис.2.11). В момент начала взаимодействия по длинной линии начинает распространяться волна с амплитудой КК0+К, где К= — , и напряжение V на выходе длиной линии составляет F=(1-K)F0-N на протяжении t = 21л. Закон Ома для всей цепи в этом случае может быть записан как: Таким образом, длинная линия представляет собой для МГД генератора нагрузку с сопротивлением р. Часть ЭДС садится на сопротивлении р, часть - на Rcff, и оставшаяся часть - на сопротивлении нагрузки RL. Закон Ома для МГД канала может быть записан в общем виде как: где (7 - тензор проводимости, j вектор плотности тока, Е - вектор напряженности электрического поля, V - вектор скорости потока, 0 -параметр Холла.
Обработка экспериментальных данных проводится в пренебрежении эффектом Холла, т.е. I = 1у, 1х =0. Тогда закон Ома для МГД канала может быть переписан в виде: Здесь к = коэффициент нагрузки, где Rf.eff - эффективное сопротивление нагрузки для МГД генератора, т.е., например, если подключить в одну цепь МГД генератор, сопротивление нагрузки RL и ДЛИННуЮ ЛИНИЮ С ВОЛНОВЫМ Сопротивлением р, ТО Сопротивление RLcff = RL + р, и к= . Заметим, что учет неидеальности RL+P + R секционирования даст поправки к значениям эффективной проводимости и сопротивления [10]. Были проведены эксперименты по определению значения ЭДС г в отсутствие внешнего электрического поля. Результаты измерений показали, что ЭДС оказалась значительно меньше расчетных значений, что может быть связано с тем, что измерение ЭДС производилось при практически разомкнутой цепи, то есть при очень малых токах, и в этом случае большую роль могут играть токи утечки различного происхождения. При обработке экспериментальных данных, полученных при больших токах, для оценки параметров мы использовали расчетное значение ЭДС. На рис.2.12 приведена экспериментальная вольт-амперная характеристика для плазменного промежутка, из которой видно, что при увеличении тока происходит уменьшение сопротивления межэлектродного промежутка, и, соответственно, увеличивается коэффициент нагрузки к. Разберем с помощью эквивалентной схемы, как в эксперименте проводилось измерение тока и определялись эффективные сопротивление и проводимость. Напряжения в точках (1), (2) и (3) схемы, приведенной на рис.2.11 снимались на осциллографах С9-8 и передавались в персональный компьютер. Затем по ним рассчитывались падение напряжения на нагрузке VL - Vi - V2 и напряжения между анодом и катодом МГД канала VAC = V2- V3 и на выходе длинной линии у = V] - V3. По известному сопротивлению нагрузки Ri, = 0,1 Ом у рассчитывалась величина тока в цепи 1=— и определялась плотность RL тока j=—, где Ь - площадь электрода и межэлектродного промежутка. Из схемы видно, что Vin-VAC+s, где ЭДС є определяется из расчетных значений скоростей [46], a VAC измеряется в эксперименте. Тогда значение внутреннего сопротивления межэлектродного промежутка V определяется как Reff =- -. По нему оценивалась проводимость газа в h канале о е - — - где h - высота канала.
Выбор признаков, характеризующих ударно-волновую конфигурацию
В качестве характерных параметров ударно-волновой конфигурации выбраны: расстояние х от начала диффузора до точки взаимодействия скачков, угол ф между стенкой диффузора и присоединенным скачком, угол а между присоединенными скачками и угол \/ между отраженными скачками. На рис. 3.7а приведена схема расположения присоединенных и отраженных скачков в отсутствие внешних воздействий. Половину угла встречи присоединенных скачков а можно рассматривать как угол падения присоединенного скачка на ось симметрии, отражение от которой происходит как от твердой поверхности [71]. Как видно, в нашем случае присоединенные скачки, образованные расходящимся потоком при обтекании клина, оказались прямолинейными. Такой поток можно характеризовать неким средним значением числа Маха набегающего потока М и средним, не меняющимся при внешних воздействиях, углом разворота потока 0 , при которых одномерный поток создает такую же ударно-волновую конфигурацию, как на рис.3.7а [71]. В данном случае, 0 =9град, М =4,5. Именно при таких значениях 0 и М угол встречи присоединенных скачков а равен 42 град, Хс = 42 мм. В дальнейшем число М набегающего потока определяется по половине среднего измеренного угла встречи присоединенных скачков ( а /2) при 0 = 9 град.
На рис.3.76 показана ударно-волновая конфигурация, возникающая при наличии сильных внешних воздействий. В этом случае присоединенные скачки могут оказаться вогнутыми, их положение характеризуется углом наклона скачка вблизи носика диффузора - ф, средним углом встречи присоединенных скачков - а углом встречи присоединенных скачков, определенном по касательным к скачкам в точке их взаимодействия - а и углом между отраженными скачками в точке их взаимодействия, также определенным по касательным - ці . На рис. 3.7в показана схема маховской конфигурации. Основным ее отличием от регулярной является наличие ствола Маха (т) в ядре потока, за которым течение оказывается дозвуковым. xsh - расстояние от носика диффузора до ствола Маха. Под стартовым процессом будем понимать процесс входа расширяющегося потока газа из сопла в диффузор и установление стационарной ударно-волновой картины в диффузоре.
Следует заметить, что формирование течения в диффузоре зависит от предыстории потока. Поток в сопле возникает при разрыве диафрагмы, разделяющей камеру низкого давления ударной трубы и вакуумную камеру. При разрыве диафрагмы образуется падающая ударная волна, и, как известно [72], при движении падающей ударной волны по соплу образуется вторичная, или обращенная, ударная волна и контактная поверхность, разделяющая газы, сжатые этими ударными волнами. Но так как падающая ударная волна движется по разреженному газу, то фронт этой волны и контактная поверхность, вследствие малости градиента плотности, не регистрируются на нашей шлирен картине, в то время как вторичная ударная волна может быть зарегистрирована. Поэтому есть основание полагать, что наблюдаемая на шлирен картинах передняя граница потока является вторичной ударной волной.
Рассмотрим формирование ударно-волновой конфигурации в диффузоре в отсутствие внешних воздействий. На рис. 3.8 приведена последовательность шлирен картин, снятых по мере распространения течения в диффузоре. Нумерация кадров начинается со входа вторичной ударной волны в диффузор. Время экспозиции кадра- 1,9 мкс, интервал между кадрами - 5,7мкс. Процесс входа потока ионизованного газа в диффузор можно представить следующим образом. На рис.3.8 (кадр N 2) видно, что при входе вторичной ударной волны в диффузор происходит маховское отражение этой волны от стенок диффузора. Затем диск Маха перемещается к концу диффузора (кадр N 5) и покидает поле наблюдения. Далее на шлиренграммах наблюдается другая картина: как видно на кадре N 7, в конце диффузора присоединенные скачки начинают взаимодействовать друг с другом в одной точке. С течением времени точка взаимодействия присоединенных скачков (кадры N 9,16,20) движется навстречу потоку и приближается ко входу в диффузор. При этом увеличивается наклон скачков, и ударно-волновая картина становится стационарной. Процесс установления стационарной картины можно проследить по увеличению угла отражения присоединенных скачков Ч и уменьшению расстояния хс. На рис.3.9 приведен график изменения во времени расстояния от начала диффузора до вторичной ударной волны (xsh) и расстояния до точки пересечения скачков (Хс); также на этот рисунок нанесено значение угла W между скачками после их взаимодействия друг с другом. Из графика видно, что диск Маха (его положение характеризуется расстоянием xsh) после входа в диффузор движется вдоль по потоку, а после его выхода из зоны наблюдения и начала взаимодействия присоединенных скачков в одной точке (характеризующейся расстоянием Хс) эта точка (хс) движется против потока до достижения стационарного положения. Из рис.3.9 видно, что и точка пересечения скачков и углы их отражения стремятся к асимптотическим стационарным значениям (xcstat и 4 , соответственно), но скорости их приближения к асимптоте различны. Естественно, установление ударно-волновой картины происходит быстрее на участках, расположенных ближе ко входу в диффузор, то есть сначала устанавливаются присоединенные скачки, а потом отраженные скачки. За время установления полной ударно-волновой конфигурации в зоне наблюдения принимается время выхода на асимптоту, когда значение параметра отличается на 2% от асимптотического значения. Картина течения в наблюдаемой области в отсутствие внешних воздействий устанавливается за tst = 150 мкс, т.е. примерно за 3 пролетных времени. Отметим, что установление ударно-волновой конфигурации в области от начала диффузора до окрестности точки взаимодействия скачков занимало меньше времени и составляло, как видно из рис. 3.9, txst =115 мкс,.
Характеристики стационарных ударно-волновых конфигураций при различных параметрах взаимодействия. Переход регулярного отражения в Маховское
Входная ударно-волновая конфигурация исследуется при одном и том же значении магнитного поля В = 1,3 Т и при различных силах тока, регулируемого внешним напряжением. На рис. 3.12а,б,в представлены шлирен картины ударно-волновой конфигурации при различных величинах тока. Из сравнения рисунков 3.12а-3.12в видна общая тенденция - при усилении внешних воздействий точка взаимодействия скачков приближается ко входу в диффузор, увеличиваются средний угол встречи присоединенных скачков а и угол, определенный по касательным в точке взаимодействия скачков а .
Теперь отметим некоторые детали, которые проявляются на шлирен картинах, полученных при различных силах тока. На рис. 3.12а приведена шлирен картина, полученная в отсутствие внешних воздействий, т.е. 1=0, В=0. На картине отчетливо виден тонкий пограничный слой и линии Маховского возмущения, которые садятся на стыках между электродами и изоляторами. По этим линиям можно оценить число Маха потока. Так, например, измеренный угол наклона линии возмущения в конце 2го электрода равен 20±Г, что соответствует числу Маха 2,9±0,1, а по данным численного моделирования число Маха в данной области равно 3,1. Таким образом, согласие между экспериментом и численным образом можно считать удовлетворительным. На рис.3.126 представлена шлирен картина при I - 200 А. На рисунке видно, что протекание тока влияет не только на ударно-волновую картину, но и вызывает существенное увеличение пристеночного слоя. О толщине этого слоя можно судить по тому, насколько точка отражения скачков удалена от стенок канала. На рис.3.12в показана картина течения при 1=400 А, из которой видно, что на передней границе пристеночного слоя садятся скачки уплотнения, которые затем сливаются с присоединенными скачками. На шлирен картине видна входная ударно-волновая конфигурация, которая становится несколько вогнутой. Отметим, что на всех шлирен картинах на рис.3.12 видно, что входная ударно-волновая конфигурация представляет собой картину с регулярным взаимодействием скачков. На рисунке 3.13 нанесены измеренные по шлирен картинам значения характерных параметров стационарных ударно-волновых конфигураций в зависимости от силы тока. Видно, что по мере усиления внешних воздействий расстояние Хс становится меньше, а угол, построенный по касательным в точке взаимодействия, а и средний угол встречи присоединенных скачков а увеличиваются. То есть точка взаимодействия скачков приближается ко входу в диффузор, а так как угол а становится больше угла х , то скачки становятся вогнутыми.
Среднее число Маха М набегающего потока может быть определено по описанной выше процедуре (параграф 3.3) по измеренному углу а . Это число М в зависимости от силы тока показано на рис.3.14. Видно, что при взаимодействии с внешними полями происходит сильное торможение потока. На рисунке точками показаны значения числа Маха, оцененные по одномерной теории (параграф 3.2). Видно, что одномерная теория дает близкие к экспериментальным значения.
При усилении внешних воздействий увеличивается угол встречи присоединенных скачков и, в принципе, регулярное отражение может перейти в Маховское. Выясним, насколько далеко полученные в эксперименте значения находятся от границы области перехода. Для этого с помощью полученного числа Маха оценим максимальный угол встречи присоединенных скачков, при котором еще может существовать регулярное отражение. Этот максимальный угол «с », выше которого по теории классической газодинамики не может существовать регулярное отражение, приведен на рис.3.15 в зависимости от М . Здесь же приведены экспериментальные значения углов встречи присоединенных скачков. Как видно, в наших экспериментах при усилении внешних воздействий ударно-волновая конфигурация приближается к Маховской, и при токе 500А угол падения присоединенных скачков находится рядом с предельным.
Теперь сопоставим изменение параметров ударно-волновой конфигурации с силовыми и энергетическими затратами. Обобщенные результаты экспериментов при изменении тока, вызванном изменением внешнего напряжения, приведены на рис.3.16 при В =1,3 Т. На рисунке представлены относительные изменения: положения точки взаимодействия скачков Хс - Ахс =—— -, угла встречи присоединенных скачков а , определенного по касательным
Определение минимальной длительности токового импульса, необходимого для достижения стационарной ударно-волновой конфигурации
С целью определения минимальной длительности импульса, при которой параметры ударно-волновой конфигурации достигают своих стационарных значений, была проведена серия экспериментов по подаче токовых импульсов с длительностью, сравнимой с пролетным временем и меньше него. В этой серии экспериментов определялось, насколько параметры ударно-волновой конфигурации не достигают своих стационарных значении при различных длительностях импульсов. Съемка теневых картин проводилась при длительности экспозиции 1,25 мкс и интервале между кадрами 3,8 мкс. На рис. 4.2а,б,в приведены формы токовых импульсов (1) и положение точки пересечения скачков (хс) для импульсов с полной длительностью 15, 30 и 50 мкс. Из рисунка 4.2 видно, что характерной чертой импульса тока является отсутствие ярко выраженной стадии протекания квазистационарного тока. Следует отметить, что, чем короче импульс, тем быстрее нарастает и спадает ток, т.е. тем больше величина dl/dt. На рисунке пунктирными линиями обозначены стационарные значения Хс, соответствующие максимальным токам - XcSt(imaX). Из рис.4.2 видно запаздывание изменения Хс относительно изменения тока. Отметим, что в начале протекания тока Хс практически не изменяется в течение 10 мкс, после чего начинается уменьшение Хс, но при этом не достигаются стационарные значения. Видно, что чем короче импульс, тем дальше от стационарных значений состояние ударно-волновой конфигурации. Следует также отметить, что максимум смещения Хс отстает от максимального тока примерно на 10 мкс. После прекращения тока изменение хс продолжается, и возвращение к начальным параметрам происходит после конечного времени релаксации. Это можно объяснить тем фактом, что внешнее воздействие прикладывается в зоне, расположенной несколько выше по потоку, чем зона ударно-волновой конфигурации, поэтому газодинамическим возмущениям, вызванным этим воздействием, требуется время, чтобы распространиться на всю зону, в которой находится ударно-волновая конфигурация.
Это время в нашем эксперименте составляет 10 - 15 мкс. Это значит, что, если эту объемную картину интерпретировать как воздействие, исходящее из «центра приложения сил» и влияющее непосредственно на точку пересечения скачков, то этот «центр приложения сил» будет располагаться примерно на 25 мм ниже по течению относительно точки взаимодействия скачков. Обобщая данные, попытаемся определить, при какой минимальной длительности импульса ударно-волновая конфигурация достигнет стационарных значений, соответствующих максимальному току. Введем новую переменную: х =—ст тт —— —} которая характеризует, насколько точка пересечения скачков не достигла стационарного положения при максимальном токе, где Хсо - расстояние от начала диффузора до точки пересечения скачков в отсутствие внешних воздействий, XcSt(Imax) - расстояние от начала диффузора до точки пересечения скачков в стационарной ударно-волновой конфигурации при I=Imax, (Xcm)mjn - минимальное достигаемое в эксперименте значение хс. Смысл обозначений показан графически на рис.4.3. Хер = 0 означает, что точка пересечения достигла стационарного значения, а хср = 1 означает, что изменений в ударно-волновой конфигурации по сравнению со случаем отсутствия внешних воздействия не произошло. Рассмотрим изменение хср в зависимости от длительности импульса.
Сначала заменим полученные в эксперименте колоколообразные импульсы на прямоугольные импульсы такой длительности tpeff и такой величины Ieff, что при них достигается такое же максимальное изменение в Хс, что и при колоколообразном импульсе. Эта длительность прямоугольных импульсов обезразмеривается, причем в качестве масштаба берется условное пролетное время tn = 28 мкс. На рис.4.4 приведен результат обработки экспериментальных данных. Из рисунка видно, что длительность импульса, при котором достигается стационарное значение, соответствующее максимальному току, составляет около 2,5 пролетных времен.
