От Pokrovsky~stanislav Ответить на сообщение
К vld
Дата 21.03.2008 19:23:39 Найти в дереве
Рубрики Прочее; Манипуляция; Версия для печати

О честном решении.

>А чтобы произвола не было надо считать честную аэро- и гидродинамическую задачку, это трудно, но без такого решения все будет сказка про белого бычка.

Надо уж быть до конца откровенным.
Не просто трудно. А принципиально невозможно.

1) Для сверхзвукового расширения из точечного мгновенно действующего источника даже в простейшей сферической или цилиндрической геометрии изящное аналитическое решение возможно только для условий нулевого противодавления. При ненулевом противодавлении даже для такой геометрии аналитических решений не существует. Хотя бы на том основании, что число взаимозависимых параметров(неизвестных) превышает число уравнений.

2) Численное решение можно получить тоже только для самых геометрически и физически примитивных случаев, поскольку в общем случае не решается проблема сетки для расчетов. Изменение параметров среды на разрыве, именуемом ударной волной, происходит на расстояниях масштаба единиц длин свободного пробега. Соответствующий шаг сетки на высоте разделения что-то масштаба 0.1 мм. А габариты системы - километровые.

Я не думаю, что современная техника доросла до расчетов сеток с количеством узлов 10^21 и числом шагов по времени масштаба 10^7. На частоте 1 ГГц ожидаемое время счета "в лоб" на 5-6 порядков превышает возраст Солнечной системы.

Но и это не все. На расстояниях масштаба длины свободного пробега всевозможные уравнения Навье-Стокса можно смело отсылать в мусорку. Нельзя ими пользоваться на молекулярных расстояниях. И возникает крайне непростая ситуация состыковки макро- и микроуровневого рассмотрения. Которая, сколько мне известно из практики споров между теоретиками на семинарах, ЧЕСТНОГО решения не имеет, а ВСЕГДА опирается только на введение пресловутых ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ(экспериментальных) СУЩНОСТЕЙ, которые Вам так не нравятся.

И, подозреваю, окажись на моем месте настырный теоретик, тут-то Вы бы его и поймали! И сказка про белого бычка просто переместилась бы в область обсуждения правомерности границ кнудсеновского режима.

А потом сказка про белого бычка оказалась бы в области обсуждения вопросов температуры газа. Скажем, в молекуле кислорода после прохождения УВ установление равновесия между поступательными и вращательными степенями свободы наступает через 10-300 соударений, а вот колебательные степени свободы релаксируют через 10^4-10^6 соударений. Прелесть для схоластических споров! Ракета улетела вперед на 100-200 метров, а температура газа еще не установилась. Еще продолжается переход энергии из поступательных степеней свободы в колебательные. Температура продолжает снижаться.

И как без температуры "честно решать" аэро- гидродинамическую задачу? Рекомендации дадите?

3) Напоминаю, что для декларированой НАСА скорости и высоты разделения температура на фронте УВ, движущейся со скоростью ракеты - всего-то 2700 К. Задачка оказывается не только аэродинамической, но и существенно связанной с вопросами диссипации энергии через излучение.

В нашем случае проблема дополнительно отягощается задачей переноса охлаждающего систему излучения в среде непонятного и стремительно изменяющегося дисперсного состава в присутствии серьезной ионизации и диссоциации за фронтами ударных волн. Ионы и активные радикалы излучательно рекомбинируют. Но помимо этого - способствуют неравновесной конденсации и выделению энергии фазового перехода, сопоставимой с внутренней энергией всего воздушно-газового облака. Как-никак полтонны водяных паров в составе газов РДТТ - не шутка. Теплоемкость Ср воздуха - это около 1 кДж/(кг*К). А теплота фазового перехода воды 2.5 МДж/кг. Пренебрегать такого масштаба энергетикой в "прямом и честном" счете ну никак нельзя. Только вот беда. Считать эти вещи никто толком до сих пор во всем мире не умееет. И в особенности - для случая быстропротекающих процессов.

Все константы скоростей диссоциации и реакций, приводящих к ионизации, существуют только в форме эмпирической - получены экспериментально в ударных трубах. И имеют отнюдь не высокую точность. Теория не имеет подходов к выводу этих констант.

Еще хуже положение с константами скоростей и даже физическими моделями конденсации,а также со спектральными коэффициентами поглощения и рассеяния аэрозолей. Даже оптическая плотность аэродисперсной среды и то теоретически не считается, а получается из натурных экспериментов. В частности, когда типичные дымовые и капельные частички размерами масштаба 100-200 нм полностью перекрывают сечение, то это соответствует оптической толще 0.4. - Тоже, кстати, экспериментальный результат, ВПЕРВЫЕ озвученный в 1989 году.

Представляете, с какой точностью в 1988 году теоретиками "ЧЕСТНО" решались родственные задачки, в которых перекрытию частиц приписывалась оптическая толща более 1?

4) Но даже если преодолеваются указанные трудности, в системе существует ряд бифуркационных поверхностей. На которых состояние системы неустойчивое. А потому развитие процессов на них зависит от случайных колебаний плотностей, давлений и т.д. Это, например, 8 срединных поверхностей между 8 РДТТ - полуплоскости симметрии, на которых происходит столкновение ударных волн от соседних двигателей. И еще - здоровый кусок конической поверхности аэродинамического скачка уплотнения, который прорывают УВ от РДТТ.

Те или иные допущения об условиях, при которых реализуется тот или иной сценарий развития событий на соответствующих поверхностях, о конкретных координатах, в которых происходят прорывы, изгибы и разрушения поверхностей, - из теории не выводятся. А могут быть получены только в натурных экспериментах. В виде типичной статистики с ее зависимостями от условий. Отдельная наука, однако.

Вместо высокоумных рекомендаций честно решить аэро- гидродинамическую задачку, могли бы и прямо сказать:
да пошел ты, Покровский на... со своим измерением скорости. Не верю мол, не хочу верить, и сам господь Бог мне ничего и никогда не докажет.

И хоть кол на голове теши!