| Результаты этапа: Проект направлен на изучение струйных течений жидкости с образованием искусственных каверн (полостей) с повышенным по сравнению с окружающим пространством давлением, в частности, решение задачи создания струйного ограждения для создания динамической воздушной подушки. В зависимости от режима течения здесь могут доминировать эффекты, связанные с неустойчивостью границ струи типа Релея-Тейлора, а также Кельвина-Гельмгольца, в других случаях течение определяется общей неустойчивостью струйного течения – возникают автоколебательные режимы. Проект предусматривает детальное экспериментальное изучение таких течений и численный расчет.
В отчетный период продолжались экспериментальные исследования автоколебательных режимов течения при образовании с помощью струйной завесы вентилируемой газовой полости повышенного давления. Проведено исследование деталей течения с помощью скоростной видеокамеры Phantom Miro 320 (скорость съемки 9000 кадр/с, разрешение 768*576 pixels), причем запись изменения давления в газовой полости и в форкамере, синхронизировалась с работой скоростной видеокамеры. Проведен анализ течения в двух автоколебательных режимах – низко и высокочастотном. Обнаружено, что для обоих режимов автоколебаний механизм взаимодействия жидкой струи с истекающим из каверны газом одинаков. Однако, в случае низкочастотного режима на пульсирующей струе наблюдается образование только одного утолщения (горба, который периодически перекрывает канал истечения газа из вентилируемой полости), а при высокочастотном режиме два. Эксперименты показали, что режим автоколебаний сильно зависит от упругости подводящей воду трубы. Были проведены опыты со стальными и дюритовыми вставками в подводящий воду трубопроводе. Для стальных вставок, не зависимо от длины, наблюдался только низкочастотный режим автоколебаний. Высокочастотные колебания наблюдались для дюритовых вставок длиной 500 мм и более.
Были предприняты попытки расчета задачи плоского истечения струи, взаимодействующей с газовой полостью с помощью пакета программ X- Flow. Оказалось, что этот пакет неудовлетворительно работает в области двухфазного течения.
Актуальность проведенных исследований различных режимов течения кроме фундаментального научного интереса определяется и возможными приложениями. Например, предложено при взлете экраноплана использовать эффект искусственной «воздушной подушки», но вместо обычного постоянного ограждения использовать временную «струйную завесу». В процессе взлета экраноплана с воды возникает так называемый горб сопротивления, для преодоления которого не хватает тяги маршевого двигателя и применяются дополнительные разгонные двигатели. Были проведены оценки сопротивления, определяемого забором воды для струйной завесы и волновым сопротивлением аппарата. Показано, что для взлета серийного экраноплана типа «Орленок» с использованием схемы со струйной завесой достаточно тяги маршевого двигателя. |
