Газодинамика тяжелых газов

Naib>> Энергичными нейтронами уран-238 делится. Тепловые - захватывает. Реакция Джекила-Хайда. Энергию активации я не помню, но от 2 мяу уже точно достаточно.
Bredonosec> Индуцированный распад?

Да нет там ничего подобного. Банальный уран-плутониевый топливный цикл U238 + n -> Pu239 + n -> деление и 2,895n в среднем.

G.s.> Так естественно, камера герметичная, длиной несколько десятков метров.
G.s.> Поэтому, если газ стойкий, держит перепад температур, хотя бы -10...+30, то нормально.

Если в камеру образец выстреливается обычной пороховой пушкой - то газ будет "загрязняться". Прикинь по своим параметрам, через сколько выстрелов газовый состав среды уже будет недопустимо отличаться от нужного - ну, понятно, это будет тем быстрее, чем ниже давление газа и чем меньше объём, и чем больше масса метающего вещества. Ну и от сорта его зависит - чего там именно в виде газа из него летит, и на стенку не осядет.
В пределе не исключено, что газ в камере надо будет менять после каждого выстрела.

Ну или об избирательном поглощении "пороховых газов" какой-то химией думать, чтобы их связывало и чистило мишенную среду.

G.s.> Поэтому можно пойти другим путем: создать газовую среду с уменьшенной, по сравнению с воздухом, скоростью звука.

А вообще для простого и дешёвого моделирования есть методы типа мелкой воды - картину обтекания даже на очень дальнем сверхзвуке можно в принципе имитировать.


Кстати, смутно припоминается, что когда-то для "нормальных" аэродинамических экспериментов для управления критериями подобия жевали применение пен. Типа, у пен можно при практически одной и той же температуре и скорости звука (зависит от газа) легко управлять плотностью. Т.е. параметры расцеплены. Как-то так ЕМНИС. Но не уверен, что это годится для сильно сверхзвуковых течений.

Naib> Я бы скорее думал в сторону рельсотронов и легкогазовых пушек. С ними скорость 1700 - ничего особенного.
Куча побочных следствий и ограничений: ускорения нужны большие, потом механизм для отрицательного ускорения без разрушения мишени, технически сложно организовать видеосъёмку и вообще смотреть на обтекание (объект сверхбыстро перемещается, большие ускорения), большие размеры и офигенная цена специальной установки.
По-моему, заменить газ в имеющейся трубе, пусть даже с переделками ради герметичности, куда проще, дешевле и перспективнее: ограничений на модели не будет.

Naib>>> Энергичными нейтронами уран-238 делится. Тепловые - захватывает. Реакция Джекила-Хайда. Энергию активации я не помню, но от 2 мяу уже точно достаточно.
Bredonosec>> Индуцированный распад?
U235> Да нет там ничего подобного. Банальный уран-плутониевый топливный цикл U238 + n -> Pu239 + n -> деление и 2,895n в среднем.
Нет, почему?

Прямое деление быстрыми нейтронами имеет место быть, причём, довольно живенько (в пару раз хуже 235-го в спектре деления). Большие и бОльшие сечения захвата им же не дают сделать бомбу и реактор на 238-м уране, но деления это не отменяет.

Это имеет значение, если впрыснуть (допустим, в оболочку БЧ МБР) много свободных нейтронов синтеза. Цепная реакция затухнет уже на 3-4-м поколении, но за это время будет поделено урана сильно больше, чем ожидается исходя из числа впрыснутых нейтронов.

...
Кроме того, плутоний, конечно, хороший делящийся материал, и в бомбы он идёт, и в реакторы... Но до него совершенно необязательно доводить дело. И короткоживущий уран-239, и короткоживущий нептуний-239 - отлично делятся. В бомбу или реактор их на заводе не запихать, но если уж оно там в процессе получилось, то делится оно нормально, до плутония ждать необязательно.

Fakir> Если в камеру образец выстреливается обычной пороховой пушкой - то газ будет "загрязняться".
Обычно все-таки газорезервуар в качестве источника давления.
Но если порох, да плюс спецгаз - фигня будет, ага.
Потому сразу охлаждение и предложил.

Татарин> Большие и бОльшие сечения захвата им же не дают сделать бомбу и реактор на 238-м уране, но деления это не отменяет.


Я именно про быстрый реактор и говорю, что он не на делении U-238 быстрыми нейтронами работает, а на делении обычных расщепляющихся материалов с параллельной наработкой этих самых расщепляющихся материалов из Г-238

Татарин> Кроме того, плутоний, конечно, хороший делящийся материал, и в бомбы он идёт, и в реакторы... Но до него совершенно необязательно доводить дело. И короткоживущий уран-239, и короткоживущий нептуний-239 - отлично делятся. В бомбу или реактор их на заводе не запихать, но если уж оно там в процессе получилось, то делится оно нормально, до плутония ждать необязательно.

Теоретически можно но пока что на практических реализациях российских БР получается что идет накопление именно Pu-239. Наработанные уран и нептуний 239 выгореть не успевают и режим реактора-свечи реализовать не получается. На выходе имеет отработанное топливо обогащеное Pu-239 которое требует рефабрикации

U235> Теоретически можно но пока что на практических реализациях российских БР получается что идет накопление именно Pu-239. Наработанные уран и нептуний 239 выгореть не успевают и режим реактора-свечи реализовать не получается. На выходе имеет отработанное топливо обогащеное Pu-239 которое требует рефабрикации
Ессно. Потому что равновесные количества того же урана-239 и плутония-239 - несопоставимы никак. Плотония в миллионы раз больше.

Рефабрикации топливо требует для удаления осколков. Нейтронный баланс без удаления осколков в принципе, чисто арифметически свести возможно, но детально так никто свести и не смог.

G.s.>> Так естественно, камера герметичная, длиной несколько десятков метров.
G.s.>> Поэтому, если газ стойкий, держит перепад температур, хотя бы -10...+30, то нормально.
Fakir> Если в камеру образец выстреливается обычной пороховой пушкой - то газ будет "загрязняться".
КМК, нужно поступать иначе - двигать газ. Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.

Татарин> Рефабрикации топливо требует для удаления осколков. Нейтронный баланс без удаления осколков в принципе, чисто арифметически свести возможно, но детально так никто свести и не смог.

Не только. Банально не получается сделать таблетку, которая не рассыпется за длительную компанию с выгоранием всего U-238 через плутоний. По-моему главным ограничением является именно это, а не накопление нейтронных ядов

Fakir> Для простоты что-то тяжёлое, но при этом двухатомное - чтобы по степеням свободы хотя бы соответствовало.

Иодоводород (молярка 128)? Он, правда, термически нестоек. И коррозия от него практически любого металла - жуть.

Татарин> КМК, нужно поступать иначе - двигать газ.
так так обычно и делают. Стандартная высокоскоростная АДТ - это резервуар газа высокого давления с мембраной, далее сопло лаваля и закрепленная мишень.
Мембрану рвут, газ взрывно выходит, на какую-то миллисекунду обеспечивается до 5, 10, или сколько выйдет М, этот момент скоростная камера фотает, а тензометры фиксируют нагрузку на подвес модели.

>Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.
только с длительностью сложно.

Татарин> КМК, нужно поступать иначе - двигать газ. Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.

Ты предлагаешь дуть газ навстречу мишени? Типа 300 м/с от потока газа и 1400 от пушки?

Fakir> А вообще для простого и дешёвого моделирования есть методы типа мелкой воды - картину обтекания даже на очень дальнем сверхзвуке можно в принципе имитировать.
Газогидравлическая аналогия позволяет только визуализировать сверхзвуковое обтекание тела, но не позволяет получить количественные характеристики.
Fakir> Если в камеру образец выстреливается обычной пороховой пушкой - то газ будет "загрязняться".
Срез ствола метательной установки находится за несколько десятков метров от входа в баротрубу.
На этом расстоянии нужно разделить и отсечь поддоны, в которых лежит модель в стволе.
На входе в баротрубу ставят несколько легкопробиваемых мембран. Пороховые газы в неё не попадают.
Татарин> КМК, нужно поступать иначе - двигать газ. Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.
Так это и есть аэродинамическая труба: чрезвычайно энергоемкое и громоздкое сооружение.
Naib> Ты предлагаешь дуть газ навстречу мишени? Типа 300 м/с от потока газа и 1400 от пушки?
Это самые высокоскоростные установки, но и самые сложные. Аэробаллистические трубы.
К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.
Pu239>> Я за перфторбутан. C примерно 115 м/с, цена порядка $2000 за кубометр.
Fakir> По-хорошему, надо еще глянуть на его уравнение состояния - насколько отличается при интересующем диапазоне параметров от идеального газа, ну по-хорошему конечно от воздуха. Как у него, к примеру, с диссоциацией при характерных параметрах за скачком - а то если вдруг в эксперименте он сильно разваливаться начнёт, и поплывут все коэффициенты, это не есть хорошо, если при тех же махах на воздухе это еще не существенно.То есть хорошо бы чтоб газ по показателю адиабаты соответствовал воздуху в целевом диапазоне. Для простоты что-то тяжёлое, но при этом двухатомное - чтобы по степеням свободы хотя бы соответствовало.
Вот, тут и может оказаться зарыта собака: как начнет диссоциировать на сравнительно небольшом сверхзвуке, сразу все изменится.
Fakir> И самое главное - с температурой почти наверняка придётся как-то играться. Ведь почти всегда нужно соблюдать как минимум два критерия подобия, а то и три. И тут доп. параметр по-любому важен. Так, меняя температуру, можно менять скорость звука и, соответственно, М, при неизменном Re. Тогда как замена газа при прочих равных изменит Re.
Вот тут-то мы и подходим к основному преимуществу аэробаллистического метода.
В аэродинамических трубах, кроме больших дозвуковых, невозможно ОДНОВРЕМЕННО соблюдать параметры по Маху и Re: там поток очень холодный и разреженный.
А на аэробаллистических трассах с бароканалом - можно.
Именно за счет варьирования плотностью газа и его температурой, которую в замкнутом объеме легко изменять.

Fakir>> А вообще для простого и дешёвого моделирования есть методы типа мелкой воды - картину обтекания даже на очень дальнем сверхзвуке можно в принципе имитировать.
G.s.> Газогидравлическая аналогия позволяет только визуализировать сверхзвуковое обтекание тела, но не позволяет получить количественные характеристики.

С уверенностью сейчас не скажу, давно с этим дела не имел, но смутно ощущается, что народ мучил именно количественные методы.

G.s.> На входе в баротрубу ставят несколько легкопробиваемых мембран. Пороховые газы в неё не попадают.

Ну как же они могут не попасть вообще? После проведения выстрела мембраны лопнули, газовые объёмы сообщаются, причём судя по всему длительное время, порядка часов, газы свободно диффундируют. Что-нибудь да попадёт. Ну и отток газа из камеры в ствол.


Татарин>> КМК, нужно поступать иначе - двигать газ. Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.
G.s.> Так это и есть аэродинамическая труба: чрезвычайно энергоемкое и громоздкое сооружение.
Naib>> Ты предлагаешь дуть газ навстречу мишени? Типа 300 м/с от потока газа и 1400 от пушки?
G.s.> Это самые высокоскоростные установки, но и самые сложные. Аэробаллистические трубы.
G.s.> К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.

Ну в принципе для случая метания, процесса весьма кратковременного, напрашивается именно вариант "мишени" в виде струи напорной аэродинамической трубы - никаких компрессоров, только баллон (или газгольдер, в зависимости от масштаба) да сопло. Сечения струи необходимы не очень большие. Хотя... тут в общем да, тут всё сильно зависит от размеров модели и нужных скоростей, может и на метры счёт пойти. Но может имеет смысл уменьшать модели?
Запуск синхронизирован с выстрелом, дуть надо какие-то доли секунды. Ну пусть секунду, чтобы все переходные процессы устоялись боле-мене.
Требования к струе настолько специфические, что это в общем даже и не совсем аэродинамическая труба... Можно бы даже попробовать подумать о разгоне газа для сопла каким-нибудь ПАДом, или о чём-то в таком роде.
Струя ВРД или ЖРД плоха тем, что горячая, но если сильно расширить, то может и не очень.

Татарин>> КМК, нужно поступать иначе - двигать газ. Меньше проблем с ускорениями, больше длительность эксперимента, проще обеспечить чистоту газа, потенциально - меньше камера.
Naib> Ты предлагаешь дуть газ навстречу мишени? Типа 300 м/с от потока газа и 1400 от пушки?
Если гексафторид серы, то не нужно пушки для мишени. Только газ разгонять, до всех требуемых махов. Мишень вообще закреплять стационарно.
Разгонять газ до гиперзвука сложно, но можно, и, КМК, проще, чем мишень.

G.s.>> На входе в баротрубу ставят несколько легкопробиваемых мембран. Пороховые газы в неё не попадают.
Fakir> Ну как же они могут не попасть вообще? После проведения выстрела мембраны лопнули, газовые объёмы сообщаются, причём судя по всему длительное время, порядка часов, газы свободно диффундируют. Что-нибудь да попадёт. Ну и отток газа из камеры в ствол.
Я может непонятно написал.
Мембраны пробивает сама летящая модель, прежде, чем войти в баротрубу.
Срез ствола пушки находится достаточно далеко и струя из ствола практически не доходит до входа в баротрубу.
Иногда между срезом ствола и входом в баротрубу размещают большую емкость с вакуумом, в которой собирается и тормозится струя из ствола.
G.s.>> К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.
Fakir> Ну в принципе для случая метания, процесса весьма кратковременного, напрашивается именно вариант "мишени" в виде струи напорной аэродинамической трубы - никаких компрессоров, только баллон (или газгольдер, в зависимости от масштаба) да сопло. Сечения струи необходимы не очень большие.
Это так, но тогда и размер модели становится маленьким и будет невозможно почувствовать влияние всяких конструктивных элементов на аэродинамику.
К тому же рабочий участок получается совсем коротким: сопло непрозрачное, а как заснять картину обтекания?
Fakir> Требования к струе настолько специфические, что это в общем даже и не совсем аэродинамическая труба... Можно бы даже попробовать подумать о разгоне газа для сопла каким-нибудь ПАДом, или о чём-то в таком роде.
Еще хуже то, что струя сильно турбулизирована, а это катастрофически влияет на положение точки перехода, например и другие аспекты.
Даже в АДТ начальная турбулентность потока не соответствует свободной атмосфере, а на аэробаллистических трассах стреляют в неподвижный воздух, параметры которого точно известны.
Fakir> Струя ВРД или ЖРД плоха тем, что горячая, но если сильно расширить, то может и не очень.
Там вообще атас: уже двухфазный поток получается.

Татарин> Если гексафторид серы, то не нужно пушки для мишени. Только газ разгонять, до всех требуемых махов. Мишень вообще закреплять стационарно.
Татарин> Разгонять газ до гиперзвука сложно, но можно, и, КМК, проще, чем мишень.
В баротрубе газ будет сохраняться, немного добавить перед следующим опытом и всё.
А если им дуть, то как его собирать?

G.s.>>> На входе в баротрубу ставят несколько легкопробиваемых мембран. Пороховые газы в неё не


G.s.> Я может непонятно написал.
G.s.> Мембраны пробивает сама летящая модель, прежде, чем войти в баротрубу.
G.s.> Срез ствола пушки находится достаточно далеко и струя из ствола практически не доходит до входа в баротрубу.

Да я понял.
Прямо в момент выстрела может в камеру ничего и не влетает. Но диффузию-то не отменял никто. Если камера не продувается сразу же с обновлением газового состава, если как минимум выход из ствола в камеру мгновенно после выстрела не перекрывается - газ в камере будет загрязнён, ну куда тут денешься?

G.s.> Иногда между срезом ствола и входом в баротрубу размещают большую емкость с вакуумом, в которой собирается и тормозится струя из ствола.

Что это изменит в стационаре после выстрела?


Fakir>> Ну в принципе для случая метания, процесса весьма кратковременного, напрашивается именно вариант "мишени" в виде струи напорной аэродинамической трубы - никаких компрессоров, только баллон (или газгольдер, в зависимости от масштаба) да сопло. Сечения струи необходимы не очень большие.
G.s.> Это так, но тогда и размер модели становится маленьким и будет невозможно почувствовать влияние всяких конструктивных элементов на аэродинамику.

Нуу, зависит от... и баллон/газгольдер разным может быть. Так что и сечение струи можно увеличивать.
Опять же, точность изготовления моделей, мелкость интересующих конструктивных элементов.

И если интересуют именно такие детали - то становится особенно важным соблюдение точности по Рейнольдсу, а может и не только ему, чтобы эти конструктивные элементы модели еще хоть что-то адекватно отражали.

G.s.> К тому же рабочий участок получается совсем коротким: сопло непрозрачное, а как заснять картину обтекания?

1. А с чего оно обязано быть непременно непрозрачным? Кто мешает окно врезать? Кто в принципе мешает сопло не то что из плекса, да хоть из стекла выполнить? Кстати, у нас на студенческих лабах микроминиатюрная сверхзвуковая труба была как раз со стеклянным соплом Лаваля. Уж не знаю, как его изготовляли (сейчас вот вспомнил и глубоко задумался).
2. В конце концов, зачем снимать непременно внутри сопла, а не в струе за срезом?


G.s.> Еще хуже то, что струя сильно турбулизирована, а это катастрофически влияет на положение точки перехода, например и другие аспекты.

В принципе при желании, если наплевать на расход мощности, можно и ламинаризаторы установить. Сверленые решётки или хонейкомбы - и можно получить высоколаминарный поток при Re за 1000.

Fakir>> Струя ВРД или ЖРД плоха тем, что горячая, но если сильно расширить, то может и не очень.
G.s.> Там вообще атас: уже двухфазный поток получается.

Ну почему обязательно двухфазный-та?!

Кстати, в принципе для оч. коротких процессов можно струёй двигателя просто "толкать" "поршень" из воздуха (при этом первичная струя движка и/или поршень потом пропускаются через ламинаризатор потока). Хотя скорее всего просто нагнетание каким-нибудь ПАД и проще, но могут быть нюансы для больших сечений струи.

Fakir> 1. А с чего оно обязано быть непременно непрозрачным? Кто мешает окно врезать? Кто в принципе мешает сопло не то что из плекса, да хоть из стекла выполнить? Кстати, у нас на студенческих лабах микроминиатюрная сверхзвуковая труба была как раз со стеклянным соплом Лаваля. Уж не знаю, как его изготовляли (сейчас вот вспомнил и глубоко задумался).

Развальцовыванием на оправке нагретой стеклянной трубки. Оправку можно из графита точить, или на худой конец - бакелитовую.

Стеклодувы вообще всё из трубок делают.

Naib> Ты предлагаешь дуть газ навстречу мишени? Типа 300 м/с от потока газа и 1400 от пушки?
в АДТ мишень на подвесе, а движется газ.
Всегда.

G.s.> Газогидравлическая аналогия позволяет только визуализировать сверхзвуковое обтекание тела, но не позволяет получить количественные характеристики.
а использование тяжелых газов позволит? Это ведь тоже сдвиг всех параметров. И даже если рейнольдсы будут случайно близки (не факт) - параметры вязкости могут отличаться и сильно.

G.s.> К тому же процесс получается самый кратковременный, пока модель летит во встречном потоке быстро тормозясь.
А с чего ты снимаешь параметры нагрузки на модели? У тебя только двойной интеграл - пройденное расстояние. Да, с суммой времени, но это даже не мгновенная скорость, не единичный интеграл, а именно пройденное расстояние, то есть, двойной.
Плюс модель после испытания уничтожается ударом. И труба корежится.
странное какое-то моделирование.

G.s.> В аэродинамических трубах, кроме больших дозвуковых, невозможно ОДНОВРЕМЕННО соблюдать параметры по Маху и Re: там поток очень холодный и разреженный.
что холодный - понятно. Но разреженность откуда?
Там же наоборот дикое давление в резервуаре, чтоб получить нужную скорость потока.

G.s.> Именно за счет варьирования плотностью газа и его температурой, которую в замкнутом объеме легко изменять.
если не вспоминать, что мембраны должны иметь достаточную прочность, чтоб не рваться и не деформироваться от пеерпада давлений. И если не вспоминать, что подогрев увеличивает а.
И если не считать, что прокалывание мембран (достаточно прочных для вышеописанного) придает свободнолетящей модели случайный угол атаки и рысканья, что сводит на ноль смысл испытаний.

G.s.>> В аэродинамических трубах, кроме больших дозвуковых ... поток очень холодный и разреженный.
Bredonosec> что холодный - понятно. Но разреженность откуда?
Bredonosec> Там же наоборот дикое давление в резервуаре, чтоб получить нужную скорость потока.

То в резервуаре. Эта энергия тратится на разгон газа. В результате ты размениваешь высокое давление при низкой скорости, на низкое давление при высокой скорости.

Fakir> Нуу, зависит от... и баллон/газгольдер разным может быть. Так что и сечение струи можно увеличивать.

Да там газголдер с 3-х этажный дом. А сечение струи ладошкой перекрыть можно. Хотелось бы увеличить, но куда уже.

Fakir> Кстати, в принципе для оч. коротких процессов можно струёй двигателя просто "толкать" "поршень" из воздуха (при этом первичная струя движка и/или поршень потом пропускаются через ламинаризатор потока).

Это же только на дозвуке можно "поршень" из газа изобразить. А если струя сверхзвуковая, она просто "проколет" поршень.