Аэродинамическая труба MARHy

Научно-исследовательский центр во Франции

MARHy Hypersonic low density Wind Tunnel , расположенная в лаборатории ICARE ^[1] в Орлеане , Франция , является исследовательским центром, который широко используется для фундаментальных и прикладных исследований явлений динамики жидкости в разреженных сжимаемых потоках. Его название является аббревиатурой от Mach Adaptable Rarefied Hypersonic, и под этим названием аэродинамическая труба зарегистрирована на европейском портале MERIL. ^[2]

Строительство объекта было завершено в 1963 году, и он является одним из трех объектов, входящих в платформу FAST (состоящую из двух других аэродинамических труб) и используемых в целях поддержки исследований в области аэронавтики и космонавтики .

История

В 1962 году CNES (Национальный центр космических исследований Франции) решил построить аэродинамическую трубу с низкой плотностью и высокой скоростью , необходимую для аэродинамических и аэротермических исследований в потоках разреженного газа. Эта аэродинамическая труба под названием SR3 находилась в Лаборатории аэротермодинамики CNRS ( Национальный научно-исследовательский центр Франции) в Медоне . Строительство объекта было поручено SESSIA (инженерные консультанты по авиационным промышленным работам) и было завершено в 1963 году. Затем в 2000 году аэродинамическая труба была перемещена в Лабораторию ICARE в Орлеане в результате слияния Лаборатории аэротермодинамики и LCSR (Лаборатория систем горения и реактивных систем). Затем она была переименована в MARHy, что является аббревиатурой от Mach Adaptable Rarefied Hypersonic.

Технические подробности

MARHy — это уникальная установка в Европе, которая обеспечивает низкое давление, сверх/гиперзвуковой поток в непрерывном режиме. Это аэродинамическая труба с открытой струей. Размеры: аэродинамическая труба состоит из 3 частей:

отстойная камера: длина 2,6 м, внутренний диаметр 1,2 м. Оснащена конусом-разрушителем потока.
цилиндрическая испытательная камера: длина 3,5 м, диаметр 2 м.
диффузор, идущий в насосную: длина 10 м и диаметр 1,4 м.

Что касается условий потока и уровня разрежения, доступны два типа насосных групп. Можно генерировать 19 различных типов потоков, требующих определенных условий генерации и, таким образом, полагаясь на переменное вакуумное давление. Действительно, для потоков высокой плотности 14 нагнетателей Рутса связаны с 2 роторными вакуумными насосами. Широкий диапазон сопел с различными формами выходов, от цилиндрических до усеченных конусов со сменным седлом, позволяет работать в диапазоне от дозвуковых до гиперзвуковых скоростей. При добавлении диффузора в расширение испытательной камеры можно достичь статического давления ниже 1 микрометра ртутного столба.

Число Маха М	Число Рейнольдса Re/см	Статическое давление P1 (Па)	Статическая температура T1 (К)
0,6	3,7x10 ¹	27	280
0.8	5,3x10 ¹	27	266
2	6x10 ⁴	6.1x10 ³	163
2	2,7x10 ¹	2.7	163
2	8x10 ¹	8	163
4	1,8x10 ²	2.7	70
4	5,7x10 ²	8	70
4	5x10 ³	71.1	70
6.8	3,55x10 ²	5.02	97
12	1,19x10 ³	1.38	27
14.9	4,58x10 ³	3.17	22
15.1	1,10x10 ³	0,72	21
15.3	4,24x10 ²	0,26	21
16	11.17x10 ²	0,58	20
16.5	59x10 ²	3.15	20
18.4	7,52x10 ³	2.98	18
20	8,38x10 ²	0,21	14
20.2	2,85x10 ²	0,07	13
21.1	6,68x10 ³	1.73	14

Туннельное оборудование

Различные типы диагностики связаны с аэродинамической трубой MARHy: зонды Пито, датчики давления для париетальных измерений, датчики теплопередачи, инфракрасная термографическая камера, камера iCCD и люминесцентная техника, аэродинамические весы, электростатические зонды, оптическая спектрометрия (ближний ИК, видимый и ВУФ), электронная пушка. Они используются для фундаментальных и прикладных исследований в области сжимаемой аэродинамики, аэротермодинамики, атмосферных входов и физики газа и плазмы.

Исследовательские приложения

Аэродинамическая труба МАРХи широко используется для фундаментальных и прикладных исследований гидродинамических явлений в разреженных гиперзвуковых и сверхзвуковых потоках.

Поточная характеристика гиперзвуковых и сверхзвуковых разреженных течений вокруг моделей (плотность, аэродинамические силы, давление...)
Структура следов в гиперзвуковых и сверхзвуковых разреженных потоках
Аэродинамика входа в атмосферу на большой высоте
Управление потоком плазмы
Вход космического мусора в атмосферу, ^[3]^[4]^[5]^[6] ...

, ^[7]^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]

Галерея

Фотография эксперимента с электронной пушкой (ONERA).MARHy/ICARE (Вивиана Лаго)
Изображение iCCD модели Hermès в потоке со скоростью 20 Махов.MARHy/ICARE (viviana Lago)
Фотография тлеющего разряда с плазменным актуатором.MARHy/ICARE (viviana Lago)

Ссылки

^ * Лаборатория ICARE, CNRS, Орлеан.
^ MERIL, европейская платформа объектов
^ Сандра, Кумар и Лаго, Вивиана (2017). «Влияние числа Маха и статического давления на управление потоком плазмы сверхзвуковых и разреженных потоков вокруг острой плоской пластины». Эксперименты по жидкостям . 58 (6): 74. Bibcode : 2017ExFl...58...74C. doi : 10.1007/s00348-017-2346-6. S2CID 125284548.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).
^ КУМАР, Сандра. (2017). «Этюд физических тел, вызывающих действие плазменной аппликации и управления редкими сверх/гиперсоническими энергиями в атмосферных кадрах». Эти докторские степени. Университет Орлеана. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .
^ Сандра, Кумар и Жуссо, Ромен и Лаго, Вивиана и Парисс, Жан-Дени (2016). «Влияние плазменного актуатора на аэродинамические силы над плоской пластиной, взаимодействующей с разреженным потоком Маха 2». 26 (7). Международный журнал численных методов для тепловых и жидкостных потоков: 2081–2100 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Жуссо, Ромен и Лаго, Вивиана (2016). «Экспериментальное исследование свойств тлеющего разряда, используемого в качестве плазменного актуатора, применяемого для управления сверхзвуковым разреженным потоком вокруг плоской пластины». Труды IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 23 (2): 671– 682.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).
^ Joussot, Romain и Lago, Viviana и Parisse, Jean-Denis (2015). "Количественная оценка эффекта нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в сверхзвуковом потоке малой плотности над плоской пластиной". Experiments in Fluids . 56 (5): 102. Bibcode :2015ExFl...56..102J. doi :10.1007/s00348-015-1970-2. S2CID 118713642.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).
^ Кумар, Сандра и Жуссо, Ромен и Парисс, Жан-Дени и Лаго, Вивиана (2015). «Влияние нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной». 3562 . 20-я международная конференция AIAA по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Парисс, Жан-Дени и Кудрявцев, Алексей Н и Лаго, Вивиана (2015). «Влияние нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной». 7 (4). Международный журнал моделирования и имитации инженерных систем: 271–278 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Лаго Вивиана, Кумар Сандра и Жуссо Ромен (2015). «Плазма для управления высокоскоростным потоком» (10). AerospaceLab. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Lago, V и Joussot, Romain и Parisse, JD (2014). "Влияние скорости ионизации плазменного разряда, применяемого для модификации сверхзвукового поля потока с низким числом Рейнольдса вокруг цилиндра". Journal of Physics D: Applied Physics . 47 (12): 125202. Bibcode :2014JPhD...47l5202L. doi :10.1088/0022-3727/47/12/125202. S2CID 121698750.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).
^ Joussot, Romain и Lago, Viviana и Parisse, Jean-Denis (2014). "Эффективность ионизации плазменного актуатора при модификации ударной волны в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной". Серия конференций Американского института физики . Труды конференции AIP. 1628 (1). Труды конференции AIP: 1146– 1153. Bibcode : 2014AIPC.1628.1146J. doi : 10.1063/1.4902722.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).

[1] * Лаборатория ICARE, CNRS, Орлеан.

[2] MERIL, европейская платформа объектов

[3] Сандра, Кумар и Лаго, Вивиана (2017). «Влияние числа Маха и статического давления на управление потоком плазмы сверхзвуковых и разреженных потоков вокруг острой плоской пластины». Эксперименты по жидкостям . 58 (6): 74. Bibcode : 2017ExFl...58...74C. doi : 10.1007/s00348-017-2346-6. S2CID 125284548.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).

[4] КУМАР, Сандра. (2017). «Этюд физических тел, вызывающих действие плазменной аппликации и управления редкими сверх/гиперсоническими энергиями в атмосферных кадрах». Эти докторские степени. Университет Орлеана. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .

[5] Сандра, Кумар и Жуссо, Ромен и Лаго, Вивиана и Парисс, Жан-Дени (2016). «Влияние плазменного актуатора на аэродинамические силы над плоской пластиной, взаимодействующей с разреженным потоком Маха 2». 26 (7). Международный журнал численных методов для тепловых и жидкостных потоков: 2081–2100 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[6] Жуссо, Ромен и Лаго, Вивиана (2016). «Экспериментальное исследование свойств тлеющего разряда, используемого в качестве плазменного актуатора, применяемого для управления сверхзвуковым разреженным потоком вокруг плоской пластины». Труды IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 23 (2): 671– 682.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).

[7] Joussot, Romain и Lago, Viviana и Parisse, Jean-Denis (2015). "Количественная оценка эффекта нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в сверхзвуковом потоке малой плотности над плоской пластиной". Experiments in Fluids . 56 (5): 102. Bibcode :2015ExFl...56..102J. doi :10.1007/s00348-015-1970-2. S2CID 118713642.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).

[8] Кумар, Сандра и Жуссо, Ромен и Парисс, Жан-Дени и Лаго, Вивиана (2015). «Влияние нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной». 3562 . 20-я международная конференция AIAA по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[9] Парисс, Жан-Дени и Кудрявцев, Алексей Н и Лаго, Вивиана (2015). «Влияние нагрева поверхности на модификацию ударной волны плазменным актуатором в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной». 7 (4). Международный журнал моделирования и имитации инженерных систем: 271–278 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[10] Лаго Вивиана, Кумар Сандра и Жуссо Ромен (2015). «Плазма для управления высокоскоростным потоком» (10). AerospaceLab. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[11] Lago, V и Joussot, Romain и Parisse, JD (2014). "Влияние скорости ионизации плазменного разряда, применяемого для модификации сверхзвукового поля потока с низким числом Рейнольдса вокруг цилиндра". Journal of Physics D: Applied Physics . 47 (12): 125202. Bibcode :2014JPhD...47l5202L. doi :10.1088/0022-3727/47/12/125202. S2CID 121698750.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).

[12] Joussot, Romain и Lago, Viviana и Parisse, Jean-Denis (2014). "Эффективность ионизации плазменного актуатора при модификации ударной волны в разреженном сверхзвуковом потоке над плоской пластиной". Серия конференций Американского института физики . Труды конференции AIP. 1628 (1). Труды конференции AIP: 1146– 1153. Bibcode : 2014AIPC.1628.1146J. doi : 10.1063/1.4902722.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).