Российские ученые выявили влияние конденсата на поток газа при моделировании работы двигателя в космосе

Российские ученые впервые выявили влияние конденсации на газовые потоки при моделировании процессов истечения струй из двигателей космических аппаратов в открытом космосе. При охлаждении газа в потоке образуются кластеры атомов или молекул, влияющие на газовую динамику. Исследование проводят специалисты НГУ и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Внутри газового потока образуются ассоциаты, связанные слабыми силами в единый объект, который начинает двигаться иначе, нежели одиночные частицы. Такой ассоциат, во-первых, преодолевает ударные волны. Во-вторых, он вмешивается в газовую динамику потока, внося при этом дополнительный вклад в изменения некоторых важных параметров. Ранее ученые таких изменений не наблюдали, поэтому их было решено подробно исследовать.
При моделировании процесса истечения газовых струй из двигателя в вакуум, то есть в разреженное пространство на испытательном стенде в условиях лаборатории, специалисты заметили довольно серьезные отклонения некоторых параметров.
При истечении газа из двигателя космического аппарата после сгорания жидкого топлива показатель составляет порядка 4 тысяч кельвинов, а на лабораторных стендах можно оперировать только комнатными температурами. При расширении любой газ охлаждается. Если в первом случае его охлаждение почти незаметно, то во втором случае оно становится значительным. Из-за вмешательства в моделирование процесса конденсации в холодных потоках могут образовываться кластеры, ассоциаты из нескольких атомов или молекул, объединенных между собой очень слабыми силами. Иными словами, частицы газа слипаются и объединяются в некоторые конгломераты. Кроме того, ученые нашли прикладное применение газовым кластерам. Так как частицы связаны друг с другом в один ассоциат слабыми силами, при взаимодействии с поверхностью эти связи разрываются, ассоциат распадается, а поток частиц растягивается по полируемой поверхности, делая ее идеально гладкой. Таким образом, их можно использовать, например, в эндопротезировании, где важна идеальная гладкость поверхностей имплантов для их лучшей приживаемости внутри человеческого организма.

Источник: angi.ru