Вертикальная струйная установка

    

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. 
В состав ВСУ входят:
  • пульт управления, расположенный в отдельной защищенной комнате;
  • регулирующий пневмодроссель (запорно-регулирующий клапан), расположенный на трубопроводе высокого давления;
  • 3-х осевой координатник Х-Y-Z с диапазонами перемещения 2000-500-299 мм; 
  • система сбора данных.
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.
 
 
Исследования по разработке перспективных пилотируемых возвращаемых аппаратов нового поколения с использованием тормозных многоструйных двигательных установок (ИТПМ СО РАН - РКК «Энергия»)
 
Экспериментальная установка с моделью возвращаемого аппарата вблизи посадочной поверхности (модель перевернута).
 
 
Визуализация системы сверхзвуковых струй, взаимодействующих с поверхностью 
(область между аппаратом и посадочной поверхностью).