importance in the modern science and technology as aero physics and chemical
kinetics, gas dynamics, and molecular physics. A large role is also played by the
fact that the flows of a multicomponent gas, which undergoes chemical conversions
and the oscillatory and electron excitation, take place in many modern technological
and power plants, hypersonic aircrafts. Here the relatively simple object for creating
nonequilibrium processes in gases is a shock wave propagating in a tube with a
circular or rectangular section (this geometry of the shock wave section allows the
gas-dynamic flow pattern in the working channel to be simplified visibly).
Keywords
:
shock tunnel, gas dynamics equations, nonlinear quasi-monotonic compact
difference scheme, Runge–Kutta multistep method.
Постановка задачи.
Целью работы является рассмотрение про-
цессов образования и распространения ударных волн (УВ), волн раз-
режения и контактных разрывов в ударных трубах с использованием
упрощенных одномерных математических моделей.
Одна из важных задач работы состоит также в разработке чи-
сленной методики и вычислительного кода моделей, предназна-
ченных для описания нестационарных одномерных радиационно-
магнитогазодинамических процессов в различных типах ударных
труб.
Описание процессов, протекающих в ударных трубах.
Ударные
трубы, при использовании которых создается УВ, имеют следующий
принцип действия (рис. 1): УВ образуется в трубе, наполненной ис-
следуемым (разгоняемым) газом, при движении со сверхзвуковой ско-
ростью “поршня” того или иного вида. Аэродинамическая ударная
труба, в которой для создания УВ используется сжатый газ, наибо-
лее эффективна, когда отношение скоростей звука в рабочем (
C
R
—
разгоняющем) и исследуемом (
C
St
— разгоняемом) газах достаточно
велико (
C
R
/C
St
1
). Подогрев рабочего газа в аэродинамической
ударной трубе электрическим разрядом, твердыми или газообразными
веществами может сопровождаться заметным увеличением указанного
Рис. 1.
x
−
t
-диаграмма процессов взаимодействия системы УВ, волн разреже-
ния и контактных разрывов в однодиафрагменной ударной трубе после разры-
ва диафрагмы:
УВ — фронт УВ; К — фронт контактной границы; ВР — область волны разрежения;
ОУВ — фронт отраженной УВ
4 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 1
