Вертикальная струйная установка (ВСУ) используется для исследования струйных течений, включая взаимодействие с преградой, в диапазоне чисел Маха на срезе сопла М = 1-4. Она представляет собой вертикально расположенную форкамеру 1, в центре верхнего фланца 8 которой имеется узел присоединения сменных сопел 5. Форкамера - сосуд с внутренним диметром 330 мм – содержит хонейкомб 6 на входе и детурбулизирующую сетку 7 для выравнивания воздушного потока. Вход в канал, подводящий воздух к соплу из форкамеры, выполнен по лемнискате. ВСУ подключена к системе воздуха высокого давления (до 180 атм.) трубопроводом 2 с условным диаметром 100 мм, обеспечивающим значительный расход газа (до 10 кг/сек), и оборудована регулирующим пневмодросселем 3 для подержания постоянного давления в форкамере. Направляющие штанги 9 служат для крепления к ним подвижной траверсы 10, на которую монтируется преграда 11 или измерительные координатники. Управление запуском установки и поддержание газодинамического режима осуществляется с пульта, находящегося в отдельном помещении.
Основные параметры
Диапазон чисел Маха |
1-4 |
Температура в форкамере |
280-300 К |
Перемещение подвижной траверсы |
до 2000 мм |
Расход воздуха |
до 10 кг/с |
Время работы |
непрерывное, пока есть давление в газгольдерах |
Давление в форкамере: |
1 – 120 атм. |
Виды испытаний:
-
визуализация течения с использованием теневого прибора Теплера (ИАБ-451);
-
визуализация течения растровым методом;
-
зондирование потока с использованием трехкомпонентного координатника и пневмоприемника полного давления (трубка Пито) или датчиков динамического давления (Kulitie);
-
измерение акустических характеристик струи с использованием микрофонов;
-
измерения осредненных и пульсационных распределений давления на поверхностях экспериментальных моделей.
Измерительный комплекс
Вертикальная струйная установка оснащена системой сбора данных, которая позволяет производить сбор данных физических параметров эксперимента и параметров установки в автоматизированном режиме на персональный компьютер. Она включает в себя персональный компьютер, высокоточный мультиметр HP 3490A фирмы Agilent с мультиплексором и аналого-цифровой преобразователь I-7019.
Для измерения газодинамических параметров установки используются тензометрические датчики давления с диапазоном измерений 0,1 МПа (давление в помещении) и датчики измерения давления в форкамере с диапазоном 16 МПа. Датчики измерения температуры (датчики сопротивления) располагаются в форкамере и помещении установки.
Аналоговые сигналы с датчиков, измеряющих давление на преграде, экспериментальной модели или в трубках Пито координатника, поступают через мультиметр HP на цифровой вольтметр, оцифровываются и передаются в персональный компьютер. Они отображаются на мониторе в текущем времени эксперимента, а также сохраняются в формате таблиц для построения графиков Интервал времени между отсчетами - 0.4 сек. Для визуализации течения ВСУ оснащена теневым прибором ИАБ-451.
Примеры исследования высокоскоростных струйных и импактных течений
Шлирен визуализация сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей из сопла Ma = 3.2 (экспозиция 5 мс).
Теневая визуализация сверхзвуковой струи Ma = 3, взаимодействующей с преградой.