Структура ударног таласа у дисипативним моделима гасних мешавина

Abstract

<p>Ударни талас је сингуларна површ која се коначном брзином креће кроз простор<br />и на којој су локализоване скоковите промене величина стања. Дисипативни<br />механизми углачавају ове скоковите промене и претварају их у структуру ударног<br />таласа. Ова дисертација је посвећена анализи структуре ударног таласа у<br />дисипативним моделима гасних мешавина. Анализа се ослања на<br />вишетемпературни модел гасне мешавине који коришћен у невискозној и<br />вискозној апроксимацији. Најпре је поређењем са експериментом потврђена<br />валидност вишетемпературног модела. Затим је систематском анализом<br />проучена зависност ширине ударног таласа и прескока температуре теже<br />компоненте од односа маса компонената, равнотежне концентрације и Маховог<br />броја. Утврђено је да је ширина ударног таласа већа када су заступљене обе<br />компоненте, него када је једна доминантна. Са порастом односа маса се смањује<br />ширина ударног таласа, али зависност прескока температуре није монотона. Ови<br />резултати су потврђени и у вискозној апроксимацији, чиме је потврђена и основна<br />хипотеза дисертације да разлика у масама компонената представља основни<br />узрок неравнотежних процеса у гасним мешавинама.</p>

<p>Udarni talas je singularna površ koja se konačnom brzinom kreće kroz prostor<br />i na kojoj su lokalizovane skokovite promene veličina stanja. Disipativni<br />mehanizmi uglačavaju ove skokovite promene i pretvaraju ih u strukturu udarnog<br />talasa. Ova disertacija je posvećena analizi strukture udarnog talasa u<br />disipativnim modelima gasnih mešavina. Analiza se oslanja na<br />višetemperaturni model gasne mešavine koji korišćen u neviskoznoj i<br />viskoznoj aproksimaciji. Najpre je poređenjem sa eksperimentom potvrđena<br />validnost višetemperaturnog modela. Zatim je sistematskom analizom<br />proučena zavisnost širine udarnog talasa i preskoka temperature teže<br />komponente od odnosa masa komponenata, ravnotežne koncentracije i Mahovog<br />broja. Utvrđeno je da je širina udarnog talasa veća kada su zastupljene obe<br />komponente, nego kada je jedna dominantna. Sa porastom odnosa masa se smanjuje<br />širina udarnog talasa, ali zavisnost preskoka temperature nije monotona. Ovi<br />rezultati su potvrđeni i u viskoznoj aproksimaciji, čime je potvrđena i osnovna<br />hipoteza disertacije da razlika u masama komponenata predstavlja osnovni<br />uzrok neravnotežnih procesa u gasnim mešavinama.</p>

<p>Shock wave is a singular surface which propagates at finite speed, and at<br />which the jump discontinuities of the field variables are localized. Dissipative<br />mechanisms smooth out the jumps and turn them into shock structure. This<br />thesis is devoted to the analysis of the shock structure in dissipative models<br />of gaseous mixtures. The analysis is based upon multi-temperature model of<br />gaseous mixture, taken in its inviscid and viscous approximation alike. The<br />model is validated through comparison with experimental data. In the sequel<br />the systematic study of the shock thickness and the temperature overshoot in<br />terms of mass ratio, equilibrium concentration and Mach number is<br />performed. It was concluded that the shock thickness becomes greater when<br />both components are present in the mixture. Also, the shock thickness<br />decreases with the increase of mass ratio, but the temperature overshoot<br />varies non-monotonically. These results were confirmed in viscous<br />approximation as well, leading to confirmation of the main hypothesis that the<br />mass difference between the constituents is the main driving agent of nonequilibrium<br />processes in gaseous mixtures.</p>