Исследователи из Университета Южной Калифорнии исследуют, как применение ударной волны помогает эффективному смешиванию «скаляров» или различных жидкостей. Смешайте кислород и топливо, и вы сможете достичь обычных сверхзвуковых скоростей. Но добавьте ударную волну Nutribullet, и кислородно-топливный коктейль сможет нести вас в пять раз быстрее скорости звука.
Преодоление скорости воздушного потока, превышающего скорость звука, помогает создать вид транспорта, называемый ГПВРД, сокращенный от сверхзвукового ПВРД, ракеты с подачей воздуха.
«Представьте, что вместо ракеты у вас есть что-то более легкое и меньшее, что может доставить нас до Марса», - сказал исследователь Иван Бермеджо-Морено. «Комбинация ГПВП и вращающихся детонационных двигателей, основанных на ударных волнах и турбулентность, поможет гораздо быстрее добраться до Марса».
Чтобы проверить свои идеи о смешивании топлива в сверхзвуковых воздушных потоках с использованием ударных волн, исследователи сделали контейнер без трения и протолкнули через него жидкости, такие как воздух.
Представьте, что кто-то выпускает кольцо дыма: они используют свой рот как пустую камеру и выборочно выталкивают воздух волной. В результате получается закрученный тороидальный вихрь, который задерживает дым внутри. Воздух выталкивается, вытягивается и в конечном итоге рассеивается.
В Nutribullet ударной волны без трения происходит то же самое, но цель состоит в том, чтобы рассеять воздух и сделать его как можно более турбулентным. Исследователи полагают, что использование ударной волны может быть наиболее эффективным способом сделать это более равномерно, быстро и последовательно, чем с любой другой реакцией, которую мы можем сделать в этом контексте.
Как говорится в исследовании, - «Взаимодействие с ударной волной увеличивает выравнивание скалярного градиента с наиболее обширным собственным вектором, уменьшая его с помощью наиболее сжимающего вектора, который все еще остается доминирующим. Барицентрическая карта пассивного скалярного градиента также показывает, что поперек скачка уплотнения наиболее вероятное совмещение между скалярным градиентом и собственными направлениями деформации сходится к совмещению, которое обеспечивает наибольшее рассеивание. Это также приводит к усилению скалярной диссипации сразу после скачка уплотнения».
Это означает, что ударная волна ударяет по потоку, и оба разрывают его полностью и резко замедляют его, что очень важно для двигателя, где воздушный поток проходит быстрее скорости звука. Улавливание энергии в наиболее эффективной точке жизненно важно, если только нам не нужен ГПРД длиной в милю.
«Таким образом мы изолировали взаимодействие между турбулентными потоками и ударными волнами», - сказал Бермеджо-Морено. Затем исследователи хотят изучить такие факторы, как форма камеры, поскольку они продолжают искать лучший способ достичь гиперзвуковых скоростей.
