Использование вакуумного газодинамического стенда в качестве рабочего модуля для изучения истечения жидкостей в вакуум
Зарвин А.Е., Дубровин К.А., Каляда В.В., Яскин А.С., Художитков В.Э.
Ключевые слова: ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ, ВАКУУМ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, БИФУРКАЦИИ
Аннотация
Целью работы является создание рабочего модуля для проведения экспериментов по изучению истечения жидкостей и парожидкостных потоков в вакуум или сильно разреженное пространство в диапазоне давлений в камере расширения до 10 Па, а также экспериментальное исследование физических явлений и процессов, сопровождающих стационарное истечение перегретых струй в сильно разреженную среду.Рабочий модуль является составной частью экспериментальной газодинамической установки ЛЭМПУС – 2. Для выполнения работ по истечению жидкости установка дополнительно была оснащена системами управления и контроля потоком жидкости, визуализации струй жидкости, контроля температуры жидкости, термостатированным сосудом с жидкостью, системой управления и контроля давлением в резервуаре с жидкостью и сопловом блоке, средствами контроля расхода жидкости, сопловым блоком с насадками различного типа. Существующие методы фоторегистрации газовых струй с использованием фотокамеры NIKON D7200 и фотокамеры PCO PANDA были адаптированы для контроля параметров и формы течения жидкости в вакуумной камере.
Выполнены испытания созданного модуля при истечении в вакуум рабочей жидкости, в качестве которой выбран этанол, а также парожидкостной смеси, проведено изучение процесса истечения жидкости и парожидкостной смеси в глубокий вакуум, в том числе сопоставление регистрируемого процесса с собственными и известными из литературы данными истечения струй в атмосферу или область пониженного давления.
Ранее авторами наблюдались явления самопроизвольного изменения стационарных жидких и парожидкостных струй с образованием криволинейных течений [1, 2], бифуркации течений либо в форме резкого излома прямолинейной жидкостной струи, либо в форме образования двух, трех и более парожидкостных течений [3]. В настоящей работе проведено изучение наблюдавшегося явления бифуркации течения перегретой жидкости, а также поиск условий моделирования истечения струй из сопел спутников типа Cubesat.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-19-00750 в Институте теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича с использованием оборудования ЦКП «Прикладная физика» Новосибирского государственного университета.
Using a vacuum gas dynamic stand as a working module for studying the flow of liquids into vacuum
, K.A.Dubrovin,, V.V.Kalyda, A.S.Yaskin, V.E.Khudozhitkov
Keywords: FLUID OUTFLOW, VACUUM, MODELING, BIFURCATION
