1.8.3. Более сложные модели


В предыдущем разделе были изложены и кратко обсуждены модели процессов в лазерном движителе. Однако они не удовлетворяют исследователей. По какой причине? Для всех одномерных моделей ответ, по-видимому, простой: потому что
10—1399

они одномерные, т.
е. не учитывают радиальные эффекты, возникающие в разреженной (в смысле относительной плотности) плазме. Не учитываются также силы плавучести, которые играют определенную роль в формировании устойчивого оптического разряда в открытой воздушной среде. Кроме того, различные приближения, используемые при моделировании переноса энергии вперед, введены до некоторой степени искусственно. Очевидно, что проверкой достоверности теоретического приближения является эксперимент. Для водородных систем экспериментальных данных мало, поэтому на их основе не удается полностью проверить предложенные модели. Дело в том, что при формулировке простых моделей основным намерением было выявить сущность наиболее важных физических процессов. Кроме того, из рассмотрения обычно исключались такие явления, как неравновесная ионизация газа перед ВЛГ, осевая диффузия электронов и влияние вязкости на перенос вдоль оси, которые, по-видимому, важны. Все эти явления влияют на скорость распространения волны, т. е. именно на тот параметр, который не поддается удовлетворительному расчету по рассматриваемым моделям. В связи с такой ситуацией вопрос о том, могут ли эти простые модели помочь более глубокому пониманию явлений в лазерном тепловом движителе, остается открытым.
Исследование [10], выполненное с использованием вычислительной программы GIM, является существенно двумерным, так как в нем учитываются изменения величин в осевом и радиальном направлениях; кроме того, оно основано на применении прогрессивных методов вычислительной газодинамики. Однако термодинамические свойства в этой модели представлены упрощенно. Принималось, что газ совершенный, а суммарный теплоподвод обусловлен внешним источником (как в модели работы [20]). Даже при таких упрощениях расчеты оказались трудоемкими и удовлетворительных результатов получить не удалось. Возможно, этот факт послужит серьезным предостережением против применения таких численных методов, но тем не менее именно в их использовании заключается, по-видимому, ключ к пониманию и учету газодинамических эффектов. Уравнения, описывающие дозвуковые течения, являются существенно эллиптическими, и для расчета поля течения необходимы прогрессивные методы их решения. Другое дело, можно ли относительно быстро разработать модель, учитывающую в достаточной мере взаимосвязь физических и газодинамических явлений. Очевидно, что дать ответ на этот вопрос пока не представляется возможным.

Таким образом, существует, по-видимому, потребность в разработке более совершенного численного метода, не обязательно такого, как в программе GIM, но который учитывал бы потенциально важные члены в уравнениях газовой динамики. Достижения в разработке таких численных схем за последние несколько лет очевидны. В процессе выполнения в Центре им. Маршалла (NASA) исследований лазерных двигателей были использованы такие схемы и сделан вывод, что численные эксперименты имеют важное значение для понимания особенностей течения в лазерном двигателе. Однако для проведения расчетов следует выбрать такую численную схему, которая выявила бы характерные особенности процесса в ЛТД. В табл. 1.6 представлен перечень требований к численному ме-
Таблица 1.6. Требования к численной модели

Элемент вычислительной программы

Этап I

Этап II

Эллиптичность

Полностью эллиптическая задача

Полностью эллиптическая задача

Лазерный теплоподвод

По модели [20]

Полностью определяется условиями задачи и ЛТР

Силы плавучести

Осесимметричные

Осесимметричные

Химическое состояние

Равновесное

Учет химической кинетики
Слабо влияет на параметры плазмы

Излучение плазмы

Не влияет на параметры плазмы

Геометрия лазерного луча
Граничные условия

Произвольная

Произвольная

Изотермические стенки; звуковой вытекающий поток; заданы все условия на входе

Сложный теплообмен; звуковой вытекающий поток; заданы все условия на входе

тоду и газодинамической модели лазерного двигателя на различных этапах их разработки. Даже на этапе II в модели пока могут не учитываться эффекты диффузии электронов, неравновесного излучения и другие особенности, обусловленные наличием плазмы. Можно предположить, что если удастся оценить радиальную составляющую скорости в канале, то можно- будет перейти и к этим более тонким вопросам. Хотя это утверждение выглядит тривиально, тем не менее оно показывает степень современного понимания характера течения, основанного на существующих моделях, и возможностей прогресса в этой области. 
<< | >>
Источник: Под ред. Л. Кейвни. Космические двигатели: состояние и перспективы. 1988

Еще по теме 1.8.3. Более сложные модели:

  1. РАЗДЕЛЫ 101 и 102. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПОЛИТИКИ (ЦАРЕМ), РАВНЫМ (ВРАГУ), БОЛЕЕ СИЛЬНЫМ И БОЛЕЕ СЛАБЫМ.1 ЗАКЛЮЧЕНИЕ МИРА БОЛЕЕ СЛАБЫМ2
  2. Чем более кого Господь возвышает, тем более тот смиряться должен
  3. Перед лицом все более интегрирующейся власти оппозиция стремится охватить все более глобальные группы
  4. 40. Третий закон: если движущееся тело встречает другое, более сильное тело, оно ничего не теряет в своем движении; если же оно встречает более слабое, которое оно может подвинуть, то оно теряет столько движений, сколько сообщает
  5. 55. Сложные эфиры
  6. 14.3. Понятие «МОДЕЛЬ» 14.3.1. Общее представление о модели
  7. Сложные эфиры
  8. 10.5. Сложные (органические) противоречия
  9. «Сложный объект»
  10. Сложная цепь
  11. 5.1.11. Сложно ли применять ? '*
  12. СЛОЖНЫЕ КОММУНАЛЬНЫЕ ИНДИВИДЫ
  13. НЕКОТОРЫЕ СЛОЖНЫЕ, НО ПОЛЕЗНЫЕ ТЕРМИНЫ
  14. ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ СВОЙСТВА ЭКОСИСТЕМ
  15. СОКРАЩЁННЫЕ И СЛОЖНЫЕ СИЛЯОГИЗМЫ
  16. Г л а в а XII О СЛОЖНЫХ ИДЕЯХ
  17. ЧТО ТАКОЕ «СЛОЖНАЯ СИСТЕМА» ?
  18. 64. Анализ сложного волевого действия