— по исследуемому газу (камера низкого давления) распространя-
ется УВ, а по рабочему газу — волна разрежения (камера высокого
давления);
— после того, как УВ достигает конца трубы, она отражается и
двигается навстречу рабочему газу;
— далее эта отраженная УВ взаимодействует с контактным разры-
вом, разделяющим рабочий и исследуемый газы, в результате чего УВ
частично отражается (в виде УВ или волны разрежения; критерий, раз-
деляющий эти два случая, приведен далее), а частично преломляется
и проходит (в виде УВ) внутрь сжатого слоя рабочего газа.
Здесь необходимо отметить следующее:
•
если взаимодействующая с контактным разрывом УВ выходит
из более плотной среды в менее плотную, то она отражается от кон-
тактного разрыва в виде веера волн разрежения;
•
если же УВ выходит из менее плотной среды в более плотную,
то отражение происходит в виде УВ.
Картину течения в аэродинамической ударной трубе удобно пред-
ставить в виде так называемой
x
−
t
-диаграммы (см. рис. 1). На
x
−
t
-диаграмме область
1
соответствует невозмущенному начальному
состоянию исследуемого (разгоняемого) газа, область
2
соответствует
газу, сжатому в УВ, области
3
и
4
— это области газового “порш-
ня” и невозмущенного начального состояния газа в камере высокого
давления до прихода волны разрежения.
Поверхность, обозначенная символом К и разделяющая (между
областями
2
и
3
) исследуемый (разгоняемый) и рабочий (разгоняю-
щий) газы, носит название контактной поверхности (КП). При этом
давление газа и скорость потока по обе стороны от КП равны меж-
ду собой
(
p
2
=
p
3
, u
2
=
u
3
)
. В последующий момент времени УВ и
волна разрежения отражаются от торцевых стенок ударной трубы и
начинают взаимодействовать друг с другом.
Экспериментальные и расчетно-теоретические исследования, свя-
занные с изучением образования и распространения УВ, волн разреже-
ния и контактных разрывов в рабочем тракте ударных труб, показали,
что имеются отклонения от идеализированной одномерной картины
течения газа. Например, в большинстве исследованных случаев ско-
рости движения УВ и контактной поверхности практически равны
между собой. Близость значений скоростей движения контактной по-
верхности и УВ вызвана ускорением КП, что, в свою очередь, связано
с образованием пограничного слоя (который тормозит УВ) на стенках
аэродинамической ударной трубы.
Данный эффект можно объяснить следующим образом: скорость
фронта УВ оказывается меньше, а скорость КП больше, чем пред-
сказывает одномерная теория, что, в свою очередь, связано с тем,
6 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 1
