ИСТИНА

Проведено численное моделирование взаимодействия сверхзвуковой струи, истекающей из сопла в затопленное пространство, с резонатором (трубкой) Гартмана. Большинство исследований резонатора Гартмана касаются случая звуковой струи, а в нашем случае рассматривается существенно сверхзвуковая струя с числом Маха на срезе сопла M = 3.2. Рассматриваются нерасчетные перерасширенные и недорасширенные, а также расчетные струи. Представляют интерес детальные данные о структуре течения при различных параметрах струи и формах трубки Гартмана (полая трубка с одним закрытым концом устанавливается напротив сопла). Для расчетов использован метод С.К. Годунова для осесимметричного двумерного случая. Исследуется процесс возникновения автоколебательных режимов при различных расстояниях от сопла до трубки. Исследованы спектральные характеристики обнаруженных автоколебательных процессов. Для недорасширенных струй характерно наличие областей (зон нестабильности), при установке трубки в которые возникают автоколебания, эти зоны соответствуют областям убывания градиента давления на оси струи. Было обнаружено также, что автоколебания наблюдаются для расчетных струй, хотя в них нет зон нестабильности. При взаимодействии сверхзвуковых струй с трубками выделяют низкочастотные и высокочастотные режимы, которые наблюдаются при различных расстояниях от сопла до трубки и имеют различные характерные структуры течения. Можно отметить, что одной из характерных особенностей низкочастотных режимов для перерасширенных струй является тот факт, что струя глубоко проникает внутрь трубки Гартмана, чего не наблюдается в случае недорасширенных струй, где перед трубкой образуется ударная волна, не заходящая внутрь. Однако частота, как в первом, так и во втором случае соответствует частоте четвертьволнового резонатора. Имеет значение не только место установки трубки, но и ее относительный размер (сечение) относительно сечения струи. Например, установка трубки размера, сравнимого с размером диска Маха в сверхзвуковой недорасширенной струе за ним не приводит к возникновению автоколебаний.