Автореферат (1103110), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые было успешно продемонстрировано применение метода цифровойтрассерной анемометрии к исследованию быстропротекающих процессов,включающих в себя ударные и взрывные волны, в условиях пониженногодавления;2. Разработана и представлена процедура коррекции данных цифровойтрассерной анемометрии в области вблизи фронта ударных волн, основаннаяна расчёте взаимодействия трассеров с потоком. Показана недостаточностьпростых однопараметрических моделей такого взаимодействия для описанияускорения трассеров в высокоскоростных потоках;3.
Предложена оригинальная модификация теневого фонового метода,позволяющая корректно восстановить скачок плотности газа при переходечерез фронт ударной волны при съёмке под углом к плоскости фронта;4. Впервые проведено исследование поля скорости потока за бегущей ударнойволной внутри ударной трубы прямоугольного сечения в течениедлительного времени;5. Впервые методом цифровой трассерной анемометрии проведеноисследование поля скорости течения, создаваемого импульснымсильноточным разрядом в интервале времени от 5 до 50 мкс после разряда.6. На основании анализа создаваемого течения определён характерпространственного распределения энерговклада наносекундного разрядногоканала вдоль его оси.Практическая ценность данной работы состоит, во-первых, в расширенииобласти практического применения оптических методов диагностики потоков наимпульсные высокоинтенсивные течения, и во-вторых, в перспективе использованияисследованного импульсного разряда в качестве плазменного актуатора.Положения, выносимые на защиту диссертационной работы:1.
Применение цифровой трассерной анемометрии (ЦТА) к панорамномуисследованию трехмерных импульсных течений, включающих в себя ударные ивзрывные волны, в том числе – в условиях пониженного давления (отатмосферного до 100 торр).2. Процедура коррекции данных ЦТА в области вблизи фронта бегущей ударнойволны, основанная на расчёте динамики трассеров и искажений, вносимыхметодом. Обоснование необходимости использования в расчёте более сложной,многопараметрической, модели увлечения трассеров потоком.3. Модификация теневого фонового метода (ТФМ), позволяющая определятьскачок плотности газа на фронте плоской ударной волны из экспериментальныхданных при увеличенном угле наблюдения к плоскости ударной волны.4.
Данные о полях скорости и структуре течения, развивающегося последифракции плоской ударной волны М=1,4 на открытом конце ударной трубыпрямоугольного сечения, с высоким пространственным разрешением, на участкедо 100×80 мм.5. Панорамные данные об эволюции распределения скорости газа за проходящейплоской ударной волной М=1,4–1,6 внутри ударной трубы прямоугольногосечения в течение времени до 12 мс.6.
Доказательство однородности энерговклада сильноточного наносекундногоплазменного актуатора вдоль образующих его плазменных каналов, скользящихпо поверхности диэлектрика, проведённое на основе результатов двухракурснойЦТА-визуализации.Достоверность Результаты, представленные в диссертационной работе,получены на основе многократно повторенных экспериментов, проведённых всоответствии со строгой методологией, и обработанные с использованиемсовременных алгоритмов и методов обработки данных. Приводимые в работе расчетыоснованы на современных, адекватно выбранных физических моделях анализируемыхпроцессов и не противоречат результатам других групп исследователей.Апробация результатов работыОсновные результаты исследований неоднократно обсуждены на семинарах ипредставлены в докладах на специализированных конференциях по проблемам,связанным с тематикой диссертационной работы, в том числе: 17th InternationalSymposium on Flow Visualization, Ломоносовские чтения – 2016, 2015, PacificSymposium on Flow Visualization and Image Processing (2015, 2013, 2011), 14-еМеждународное совещание по магнитоплазменной аэродинамике, 21st InternationalShock Interaction Symposium (ISIS-21), Международная школа-семинар "Модели иметоды аэродинамики" (XIV ММА, XII ММА), XXIV научно-техническаяконференция по аэродинамике, Международная научно-техническая конференция"Оптические методы исследования потоков" (ОМИП-2013, ОМИП-2011), The 15thInternational Symposium on Flow Visualization (ISFV-15), 30th International Congress onHigh-Speed Imaging & Photonics (ICHSIP30), Девятая Международная конференция понеравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2012), 22nd InternationalSymposium on Transport Phenomena (ISTP-22).Личный вклад автораВсе результаты экспериментальных исследований получены либо личноавтором, либо при его непосредственном участии.
Также лично автором былиразработаны описанные практические и теоретические аспекты описанныхмодификаций диагностических методов, проведена обработка полученныхрезультатов, их анализ и интерпретация. Компьютерное моделирование течений, срезультатами которого сравниваются экспериментальные данные, было проведеносотрудниками кафедры молекулярных процессов и экстремальных состоянийвещества физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.Структура работыДиссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения исписка использованной литературы. Работа насчитывает 128 страниц, включает в себя45 рисунков и 4 таблицы.
Список использованной литературы состоит из 138наименований.В первой главе приводится обзор современного состояния областей,касающихся тематики данной работы.В параграфе 1.1 рассматривается текущее состояние развития оптическихметодов диагностики быстропротекающих газодинамических процессов: теневой ипрямой фотографической визуализации (п. 1.1.1), теневого фонового метода (п. 1.1.2),цифровой трассерной анемометрии (п. 1.1.3). Описываются уже достигнутыерезультаты в мировой практике применения этих методов, указываются актуальныепроблемы и перспективные направления.Теневая и фотографическая визуализация в последние десятилетия получилисерьёзное развитие с внедрением высокоскоростной цифровой регистрирующейтехники и источников света. Упрощение фиксации, тиражирования и обработкирезультатов за счёт перехода к цифровой форме хранения информации позволилосущественно расширить спектр работ по исследованию сложных, быстропротекающихи импульсных течений.
Применение цифровой алгоритмической обработки к теневымснимкам и фотографиям привело к общему улучшению качества получаемых данных.Теневой фоновый метод как новый вариант рефрактометрических методовисследования течений фактически стал возможен благодаря использованиюкомплексных автоматизированных алгоритмов обработки изображений. Получениекачественных, а в отдельных случаях и количественных данных о поле плотноститечения при использовании относительно простой аппаратной базы делает этот методудобным дополнением к высокоточным методам диагностики потоков. Как следствие,за последнее десятилетие накоплен большой опыт применения ТФМ к потокам газа ижидкости различных классов и свойств.
Отдельно рассмотрены вопросы, связанные сколичественным определением больших градиентов плотности, свойственных, вчастности, ударным волнам (далее – УВ). Большие отклонения зондирующих лучей наэтих градиентах приводят к некорректной работе ТФМ, что затрудняет применениеТФМ к разрывным газодинамическим течениям.Приведён обзор современного состояния работ по применению цифровойтрассерной анемометрии (ЦТА). Показано, что, несмотря на значительнуюразработанность вопросов применения метода, качественная и количественнаявизуализация высокоскоростных и высокоградиентных течений остаётся актуальнымвопросом, не решённым до конца.
Проблемами, затрудняющими применение ЦТА вэтих условиях, являются нарушение следования трассеров исследуемому потоку, атакже оптические аберрации и искажения, вносимые алгоритмом обработкиизображений. Эти эффекты приводят к искажению данных о скорости исследуемоготечения. Рассмотрение работ, посвящённых коррекции подобных искажений,позволяет утверждать, что на сегодняшний день надёжные алгоритмы коррекции ещёнаходятся в стадии разработки.В параграфе 1.2 приводится классификация стартовых ударно-волновыхтечений, с которой сравниваются взрывные течения, и приводится текущее положениеработ по возможности использования электрических газовых разрядов для управленияпотоками газа.
Течения, создаваемые сильноточными газовыми разрядами, имеютнепосредственное сходство с взрывными и стартовыми течениями по структуреформируемого ударно-волновой конфигурации и высокоскоростного потока. При этомподобные течения являются перспективными для применения в устройствахуправления обтеканием (плазменных актуаторах), поскольку реализуют ударноволновой механизм влияния на течение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
