Сравнение модели Навье-Стокса-Фурье и двухтемпературной модели на примере задачи обтекания поверхности большой кривизны


DOI: 10.34759/trd-2023-131-09

Авторы

Никитченко Ю. А.*, Березко М. Э.**, Красавин Е. Э.***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: nikitchenko7@yandex.ru
**e-mail: maxberezko@yandex.ru
***e-mail: krasavin.ieghor@mail.ru

Аннотация

Рассмотрено сверхзвуковое обтекание пластины с закругленной кромкой в интервале чисел Кнудсена 10–2...1. Численные исследования проведены с использованием модели Навье-Стокса-Фурье и двухтемпературной модели. Проанализированы распределения газодинамических параметров по поверхности обтекаемого тела. Основное внимание уделено обтеканию носика пластины. Показано, что при числах Кнудсена 10–2 решения обеих моделей практически совпадают. При больших значениях числа Кнудсена распределения температуры по криволинейной поверхности, полученные рассматриваемыми моделями, существенно отличаются.

Ключевые слова:

модель Навье-Стокса-Фурье, двухтемпературная модель, острая кромка, сверхзвуковое обтекание

Библиографический список

  1. Никитченко Ю.А. О целесообразности учета коэффициента объемной вязкости в задачах газовой динамики // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2018. № 2. С. 128-138. DOI: 10.7868/S0568528118020135
  2. Жданов В.М., Алиевский М.Я. Процессы переноса и релаксации в молекулярных газах. — М.: Наука, 1989. — 336 с.
  3. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. — М.: Наука, 1967. — 440 с.
  4. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1987. — 840 с.
  5. Грэд Г. О кинетической теории разреженных газов: перевод с английского // Механика. 1952. № 4. С. 71-97.
  6. Кузнецов М.М., Кулешова Ю.Д., Решетникова Ю.Г., Смотрова Л.В. Условия возникновения и величина эффекта высокоскоростного перехлёста в ударно-сжатой смеси газов // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=83571
  7. Кузнецов М.М., Липатов И.И., Никольский В.С. Асимптотический анализ эффектов поступательной неравновесности в гиперзвуковом течении около плоской поверхности с острой передней кромкой // Письма в Журнал технической физики. 2008. Т. 34. № 8. С. 21–28.
  8. Березко М.Э., Никитченко Ю.А. Численное решение задачи гиперзвукового обтекания тонкой пластины // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2022. № 2. С. 87-95. DOI: 10.31857/S0568528122020025
  9. Becker M., Boylan D.E. Flow Field and Surface Pressure Measurements in the Fully Merged and Transition Flow Regimes on a Cooled Sharp Flat Plate // Rarefied Gas Dynamics, 1967, suppl. 4, vol. 2, pp. 993-1014.
  10. Егоров И.В., Ерофеев А.И. Сопоставление моделирования гиперзвукового обтекания плоской пластины на основе метода Монте-Карло и уравнений Навье—Стокса // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 1997. № 1. С. 133–145.
  11. Шершнев А.А., Кудрявцев А.Н., Бондарь Е.А. Численное моделирование сверхзвукового течения газа около плоской пластины на основе кинетических и континуальных моделей // Вычислительные технологии. 2011. Т. 16. № 6. С. 93–104.
  12. Выонг Ван Тьен, Горелов С.Л., Русаков С.В. Эффекты немонотонности аэродинамических характеристик пластины в гиперзвуковом потоке разреженного газа // Труды МАИ. 2020. № 110. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=112844. DOI: 10.34759/trd-2020-110-9
  13. Кузнецов А.А., Лунев В.В. Нагрев тонкого острого клина в сверхзвуковом потоке // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2021. № 1. С. 115–119. DOI: 10.31857/S0568528121010072
  14. Сумбатян М.А., Бердник Я.А., Бондарчук А.А. Итерационный метод для решения уравнений Навье—Стокса в задаче об обтекании тонкой пластинки потоком вязкой несжимаемой жидкости // Вестник Томского государственного университета. 2020. № 66. С. 132-142. DOI: 10.17223/19988621/66/11
  15. Nagamatsu H.T., Messitt D.G., Myrabo L.N., Sheer R.E. Computional, theretical and experimental investigation of flow over a sharp flat-plate, M=10 — 25, 1994, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 14 р.
  16. Балашов А.А., Дубинин Г.Н. Обтекание пластины на режиме сильного взаимодействия при наличии массообмена // Труды Московского физико-технического института. 2015. Т. 7. № 1. С. 16-27.
  17. Балашов А.А., Дубинин Г.Н. Исследование обтекания пластины в режиме сильного взаимодействия // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2018. № 3. С. 63–70. DOI:10.7868/S0568528118030064
  18. Гусев В.Н., Егоров И.В., Ерофеев А.И., Провоторов В.П. Верификация моделей и методов в динамике разреженных газов // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 1999. № 2. С. 128-137.
  19. Гусев В.Н., Ерофеев А.И., Климова Е.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. № 1855. С. 43.
  20. Tirskiy G.A. Continuum models for the problem of hypersonic flow of rarefied gas over blunt body // Systems Analysis Modelling Simulation, 1999; vol. 34 (4), pp. 205–240.
  21. Тирский Г.А. К теории гиперзвукового обтекания плоских и осесимметричных затупленных тел вязким химически реагирующим многокомпонентным потоком газа при наличии вдува // Научные труды Института механики МГУ. 1975. № 39. С. 5-38.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход