Исследователи из США выяснили, что при движении с очень высокой скоростью капли воды могут серьезно повреждать поверхности сверхзвуковых и гиперзвуковых аппаратов. Ученые считают, что существующие модели не учитывают один из важных процессов внутри капли — кавитацию.
При столкновении с ударной волной перед быстро движущимся аппаратом капля начинает разрушаться. Раньше при моделировании этого процесса основное внимание уделяли взаимодействию поверхности капли с окружающей средой, тогда как процессы внутри самой капли учитывались недостаточно.
Ученые обратили внимание на кавитацию — образование и изменение газовых полостей внутри жидкости при резких перепадах давления. По их расчетам, этот процесс может влиять на то, насколько быстро капля распадается перед столкновением с поверхностью аппарата и какую нагрузку она создает при ударе.
Для изучения явления команда использует суперкомпьютерное моделирование. Расчеты позволяют одновременно учитывать взаимодействие нескольких сред, изменение формы капли и резкие скачки давления, возникающие при прохождении ударной волны. Исследователи также сравнивают результаты разных математических моделей, чтобы отделить реальные физические эффекты от особенностей используемых методов расчета.
Работа может помочь точнее оценивать повреждения, которые вода способна наносить аппаратам на больших скоростях. Такие модели пригодятся при разработке защитных покрытий и материалов, а также при определении условий, в которых полёты сверхзвуковых и возвращающихся из космоса аппаратов остаются безопасными.
Читайте также:
Двухместный электросамолет eFlyer 2 впервые поднялся в воздух
Китай готовится испытать свой первый пассажирский сверхзвуковой самолет TMS-10
В МАИ разработали алгоритм для предотвращения возгорания самолетов при аварийной посадке