Modelování a simulace rázové vlny pro analýzu proudění v oblasti nadzvukového proudění v nízkých tlacích

Abstract

Tato práce je součástí rozsáhlého výzkumného projektu zabývajícího se environmentální rastrovací elektronovou mikroskopií. Tento výzkum je veden na Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky (ÚPT AVČR) pod vedením doc. Ing. et. Ing. Viléma Neděly, Ph.D., DSc., na kterém se podílí i Ústav elektrotechnologie VUT FEKT Brno. Součástí výzkumu je oblast čerpání vakuových komor, především čerpání diferenciálně čerpané komory. Tato práce je součástí výzkumu, který si klade za cíl zmapování charakteru proudění v dýze a za dýzou v nízkých tlacích na pomezí mechaniky kontinua oproti běžným atmosférickým podmínkám a jejím cílem je konfigurace optických metod pro zobrazení gradientů hustoty v nízkých tlacích. Tyto optické metody uzpůsobené pro zobrazení na pomezí mechaniky kontinua, uvedené v této práci, dále slouží k experimentální verifikaci výsledků získaných pomocí CFD analýz.This work is a part of an extensive research project dedicated to Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM). This research is conducted at the Institute of Scientific Instruments of the Academy of Sciences of the Czech Republic (ISI CAS), under the supervision of Assoc. Prof. Ing. et Ing. Vilém Neděla, Ph.D., DSc., with contributions from the Department of Electrotechnology at Brno University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Communication (FEEC BUT). A key focus of this research is the investigation of vacuum chamber pumping, particularly the differential pumping of vacuum chambers. This work constitutes a contribution to the research endeavor aimed at characterizing flow behavior within and downstream of a nozzle under low-pressure conditions, at the transition between continuum mechanics and conventional atmospheric conditions. The objective is to configure optical methods for the visualization of density gradients under these low-pressure regimes. These optical methods, adapted for imaging at the continuum mechanics transition and presented herein, serve as a means for the experimental validation of results obtained through Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses.