The effect of turbulent heat transfer on the propagation of an optical beam across supersonic boundary/shear layers

• Published in: International journal of heat and mass transfer Vol. 23; no. 9; pp. 1229 - 1241
• Main Authors: Elghobashi, S.E., Wassel, A.T.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier Ltd 01.09.1980
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(80)90053-8

A mathematical model is presented for predicting the turbulent and optical characteristics of supersonic boundary layers interacting with sub- and supersonic cooling wall jets. The injectant and boundary layers are of matched or unmatched pressures. In addition to the mean and fluctuating properties of the flowfield, fluctuations of the medium index of refraction and retardation of optical beams propagating through the medium are predicted. Comparisons with experimental data show good agreement. Un modèle mathématique est présenté pour prédire les caractéristiques turbulentes et optiques des couches limites supersoniques en interaction avec des jets sub-ou-supersoniques refroidissant une paroi. En plus des propriétés moyennes et fluctuantes de l'écoulement, des fluctuations de l'indice de réfraction du milieu et du retard optique de la propagation de la lumière sont prédits. Des comparaisons avec des données expérimentales montrent un bon accord. Es wird ein mathematisches Modell zur Bestimmung der strömungstechnischen und optischen Eigenschaften von Überschallgrenzschichten beschrieben, die mit kühlenden Unter- und Überschailwandstrahlen zusammenwirken. Das eingespritzte Medium und die Grenzschichten haben gleichen bzw. verschiedenen Druck. Auβer den Mittelwerten und den Änderungen der Eigenschaften des Strömungsfeldes werden auch die Änderungen des mittleren Brechungsindex und der Nacheilung der optischen Wellen, die sich durch das Medium fortpflanzen, vorausberechnet. Vergleiche mit experimentell ermittelten Werten zeigen eine gute Übereinstimmung. Пpeдcтaвлeнa мaтeмaтичecкaя мoдeль для pacчeтa тypбyлeнтныч и oптичecкич чapaктepиcтик cвepчзвyкoвыч пoгpaничныч cлoeв, взaимoдeйcтвyющич c дo- и cвepчзвyкoвыми пpиcтeнными cтpyями oчлaздaющeй зидкocти. Инзeктиpyeмaя зидкocть и пoгpaничныe cлoи нaчoдятcя или пpи oдинaкoвoм, или paзнoм дaвлeнии. Кpoмe cpeднич и пyльcaциoнныч cвoйcтв пoля тeчeния paccчитaны флyктyaции пoкaзaтeля пpeлoмлeния cpeды и измeиeниe oптичecкич чapaктepиcтик пyчкoв, пpoчoдящич чepeз cpeдy. Пoлyчeнo чopoшee coвпaдeниe c экcпepимeитaльн ыми дaнными.