Эффекты немонотонности аэродинамических характеристик пластины в гиперзвуковом потоке разреженного газа


DOI: 10.34759/trd-2020-110-9

Авторы

Выонг В. Т. 1*, Горелов С. Л. 2**, Русаков С. В. 2***

1. Московский физико-технический институт, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия
2. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского, ЦАГИ, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: tienbom@mail.ru
**e-mail: gorelovsl@yandex.ru
***e-mail: sv_vidukova@yandex.ru

Аннотация

Эффекты немонотонности аэродинамических характеристик плоской пластины по числам Рейнольдса в гиперзвуковом потоке разреженного газа известны со времен работ [1, 2]. В данной работе проведены тщательные исследования методом прямого статистического моделирования (Монте-Карло) этих эффектов в зависимости от определяющих параметров: чисел Рейнольдса, углов атаки, температурных факторов и отношения температур сторон пластины. Обнаружено, что при одинаковых температурах сторон пластины коэффициенты трения остаются немонотонными вплоть до угла атаки 10 градуса, а по коэффициенту давления до 30 градусов. На основание полученных расчетов, предложены приближенные аналитические зависимости коэффициентов трения, давления и подъемной силы от углов атаки и температурных факторов в широком диапазоне чисел Рейнольдса. При разных температурах сторон пластины, существуют значения угла атаки и отношения температуры на поверхностях пластины, при которых коэффициент подъёмной силы равен нулю.

Ключевые слова:

обтекание пластины потоком разреженного газа, число Рейнольдса, метод прямого статистического моделирования, эффекты разреженности газа

Библиографический список

  1. Ерофеев А.И., Перепухов В.А. Расчет обтекания пластины бесконечного размаха потоком разреженного газа // Ученые записки ЦАГИ. 1976. Т. VII. № 1. С. 102 – 106.

  2. Горелов С.Л., Ерофеев А.И. Расчет обтекания пластины потоком разреженного газа с учетом вращательных степеней свободы молекул // Ученые записки ЦАГИ. 1979. Т. X. № 2. С. 59 – 64.

  3. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. – М.: Наука, 1967. – 440 с.

  4. Яницкий В.Е. Стохастические модели совершенного газа из конечного числа частиц. – М.: ВЦ АН СССР, 1988. – 55 с.

  5. Гусев В.Н., Ерофеев А.И., Климова Т.В., Перепухов В.А., Рябов В.В., Толстых А.И. Теоретические и экспериментальные исследования обтекания тел простой формы гиперзвуковым потоком разреженного газа // Труды ЦАГИ. 1977. Вып. № 1855. С. 43. URL: https://cloud.mail.ru/public/5gEy/3XP57XuKZ

  6. Иванов М.С., Рогазинский С.В. Метод прямого статистического моделирования в динамике разреженного газа. – Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1988. – 118 с.

  7. Егоров И.В., Ерофеев А.И. Исследование гиперзвукового обтекания плоской плaстины на основе сплошносредного и кинетического подходов // Ученые записки ЦАГИ. 1997. Т. XXVIII. № 2. С. 23 – 40.

  8. Николаев В.С. Аппроксимационные формулы для локальных аэродинамических характеристик тел типа крыла в вязком гиперзвуковом потоке в широком диапазоне параметров подобия // Ученые записки ЦАГИ. 1981. Т. XII. № 4. С. 143 – 150.

  9. Выонг Ван Тьен, Горелов С.Л. Нелинейные явления в разреженном газе в задаче Куэтта // Труды МАИ. 2018. № 10. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=93327

  10. Кошмаров Ю.А., Рыжов Ю.А. Прикладная динамика разреженного газа. – М.: Машиностроение, 1977. – 184 с.

  11. Черный Г.Г. Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью. – М.: Физматгиз, 1959. – 220 с.

  12. Bird G.A. Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flows, Clarendon press, Oxford, 1994, 458 p.

  13. Берд Г. Молекулярная газовая динамика. – М.: Мир, 1981. – 320 с.

  14. Bird G.A. Monte Carlo simulation of gas flows // Annual Review of Fluid Mechanics, 1978, vol. 10, pp. 11 – 31.

  15. Шидловский В.П. Введение в динамику разреженного газа. – М.: Наука, 1965. – 220 с.

  16. Егоров И.В., Ерофеев А.И. Исследование гиперзвукового обтекания плоской пластины на основе сплошносредного и кинетического подходов // Ученые записки ЦАГИ. 1997. № 2. С. 23 – 39.

  17. Shen C. Rarefied Gas Dynamics: Fundamentals, Simulations and Micro Flows, Springer, Berlin Heidelberg, New York, 2005, 406 p.

  18. Альперт Я.Л., Гуревич А.В., Питаевский Л.П. Искусственные спутники в разреженной плазме. – М.: Наука, 1964. – 384 с.

  19. Баранцев Р.Г. Взаимодействие разреженных газов с обтекаемыми поверхностями. – М.: Наука, 1975. – 344 с.

  20. Лунев В.В. Гиперзвуковая аэродинамика. – М.: Машиностроение, 1975. – 328 с.

  21. William W. Liou, Yichuan Fang. Microfluid Mechanics: Principles and Modeling, The McGraw-Hill Companies, Inc, 2006, 353 p.

  22. Березко М.Э., Никитченко Ю.А., Тихоновец А.В. Сшивание кинетической и гидродинамической моделей на примере течения Куэтта // Труды МАИ. 2017.№ 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=80922

  23. Рыжов Ю.А., Никитченко Ю.А., Парамонов И.В. Численное исследование гиперзвукового обтекания острой кромки на основе модели Навье – Стокса – Фурье // Труды МАИ. 2012. № 55. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=30027&eng=N

  24. Быков Л.В., Никитин П.В., Пашков О.А. Математическое моделирование процессов обтекания затупленного тела высокоскоростным потоком // Труды МАИ. 2014. № 78. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=53445

  25. Хатунцева О.Н. Аналитический метод определения профиля скорости турбулентного течения жидкости в плоской задаче Куэтта // Труды МАИ. 2019. № 104. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=102091

  26. Никитченко Ю.А. Модели первого приближения для неравновесных течений многоатомных газов // Труды МАИ. 2014. № 77. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=52938


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2022

Вход