Расчётное исследование влияния числа Рейнольдса на характеристики пространственного нерегулируемого воздухозаборника с овальным входом


Авторы

Новогородцев Е. В.*, Колток Н. Г.**, Карпов Е. В.***

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: novogorodtseve91@mail.ru
**e-mail: nikitakoltok@gmail.com
***e-mail: e-karpov@list.ru

Аннотация

В работе выполнено исследование влияния числа Рейнольдса на особенности обтекания и характеристики пространственного нерегулируемого воздухозаборника внешнего сжатия. На основе результатов численного решения системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса с моделью турбулентности SST выполнено расчётное исследование обтекания изолированного сверхзвукового воздухозаборника с овальным входом с системой управления пограничным слоем при различных числах Рейнольдса. Получены дроссельные характеристики изолированного воздухозаборника при режимах, соответствующих числам Рейнольдса от Re~0.4х107 до Re~4.2х107. Определено влияние числа Re на характеристики воздухозаборника, в том числе, выявлено снижение значения коэффициента восстановления полного давления ν изолированного воздухозаборника с увеличением числа Рейнольдса на пологом участке дроссельной характеристики (при докритическом режиме работы воздухозаборника) за счёт ослабления эффекта снижения потерь полного давления в косых скачках уплотнения λ-образной структуры, возникающей при обтекании перфорированного участка системы управления пограничным слоем.

Ключевые слова:

численное моделирование обтекания воздухозаборника, число Рейнольдса, пространственный нерегулируемый воздухозаборник внешнего сжатия, система управления пограничным слоем, коэффициент восстановления полного давления, дроссельная характеристика воздухозаборника

Библиографический список

  1. Новогородцев Е.В., Карпов Е.В., Колток Н.Г. Повышение характеристик пространственных нерегулируемых воздухозаборников внешнего сжатия на основе использования систем управления пограничным слоем // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 7-27.

  2. Sun Y., Smith H. Review and prospect of supersonic business jet design // Progress in Aerospace Sciences, 2017, vol. 90. pp. 12-38. DOI: 10.1016/j.paerosci.2016.12.003

  3. Kopiev V.F. et al. On the Fundamental Possibility of a Supersonic Civil Aircraft to Comply with ICAO Noise Requirements Using Existing Technologies // Aerospace, 2022, vol. 9, no. 4, pp. 187. DOI: 10.3390/aerospace9040187

  4. Berton J.J. et al. Supersonic technology concept aeroplanes for environmental studies // AIAA Scitech 2020 Forum, 2020. DOI: 10.2514/6.2020-0263

  5. Furukawa T., Makino Y. Conceptual design and aerodynamic optimization of silent supersonic aircraft at JAXA // 25th AIAA Applied Aerodynamics Conference, 2007. DOI: 10.2514/6.2007-4166

  6. Proskurov S. et al. Installed Fan Noise Simulation of a Supersonic Business Aircraft // Aerospace, 2023, vol. 10, no. 9. DOI: 10.3390/aerospace10090773

  7. Виноградов В.А., Мельников Я.А., Степанов В.А. Исследование характеристик плоского и пространственного входных устройств сверхзвукового пассажирского самолета // Ученые Записки ЦАГИ. 2015. Т. XLVI. № 2. С. 26-40.

  8. Виноградов В.А., Мельников Я.А., Степанов В.А. Выбор и проектирование пространстенного нерегулируемого воздухозаборника для сверхзвукового делового самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. XLVIII. С. 24-38.

  9. Watanabe Y., Ueno A., Murakami A. Design of top mounted supersonic inlet for silent supersonic technology demonstrator S3TD // 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS, 2010, vol. 4, no. 2, pp. 2010.

  10. Бабулин А.А., Большунов К.Ю. Применение численных методов при определении АХ самолета с учетом обледенения // Труды МАИ. 2012. № 51. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29088

  11. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик профиля и законцовок лопасти несущего винта вертолёта методами CFD // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=30875

  12. Махров А.С., Пирогов С.Ю. Изменение характеристик сверхзвукового воздухозаборника при воздействии высокотемпературных образований создаваемых в набегающем потоке // Труды МАИ. 2012. № 58. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=31045

  13. Краев В.М., Янышев Д.С. Проблемы расчёта переходных процессов в при турбулентном течении в каналах электроустановок ЛА // Труды МАИ. 2010. № 37. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=13411

  14. Карпов Е.В., Колток Н.Г., Новогородцев Е.В. Расчетное исследование физических особенностей обтекания и характеристик двухканального воздухозаборного устройства // XLIV академические чтения по космонавтике: тезисы докладов 2 т. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. Т. 1. С. 354–355.

  15. Колток Н.Г. Численное исследование особенностей обтекания и характеристик Y-образного входного устройства с двумя симметричными воздухозаборниками // XLVI Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения-2020»: тезисов докладов. - М.: Изд-во МАИ, 2020. С. 161–162.

  16. Пирогов С.Ю., Юрьев А.С., Типаев В.В., Махров А.С. Численное моделирование течения на входе в воздухозаборник внешнего сжатия при энергоподводе в набегающий сверхзвуковой поток // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 1. № 3. С. 27-34.

  17. Рахманин Д.А., Карпов Е.В., Рахманина В.Е. Исследование физических особенностей течения в плоском сверхзвуковом воздухозаборном устройстве // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 35-45.

  18. Карпов Е.В., Колток Н.Г., Новогородцев Е.В. Численное моделирование течения в двухканальном входном устройстве с нерегулируемыми параллелограммными воздухозаборниками // Аэрокосмические технологии: Сборник тезисов 62-й Всероссийской научной конференции МФТИ (18-23 ноября 2019). - М.: МФТИ, 2019. С. 290–292.

  19. Tan H.J., Guo R.W. Design and wind tunnel study of a top-mounted diverterless inlet // Chinese Journal of Aeronautics, 2004, vol. 17, no. 2. pp. 72-78. DOI:10.1016/S1000-9361(11)60217-3

  20. Bridges J.E., Wernet M.P. PIV measurements of a low-noise top-mounted propulsion installation for a supersonic airliner // AIAA Scitech 2019 Forum, 2019, pp. 0252.

  21. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2012. – 88 с.

  22. Рейнольдс О. Динамическая теория движения несжимаемой жидкости и определение критерия // Проблемы турбулентности: Сборник переводных статей/ Под ред. М.А. Великанова и Н.Т. Швейковского. - М.-Л.: ОНТИ, 1936. С. 135-227.

  23. Анисимов К.С. Комбинированный алгоритм определения аэродинамических характеристик с целью оптимизации воздухозаборников дозвуковых летательных аппаратов: Дисс.     канд. техн. наук. - Жуковский, 2017. - 177 с.

  24. Щепановский В.А., Гутов Б.И. Газодинамическое конструирование сверхзвуковых воздухозаборников. - Новосибирск: Наука, 1993. – 224 с.

  25. Menter F.R. Zonal two-equation k-ω turbulence models for aerodynamic flows // 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference, July 1993, Orlando, FL, U.S.A. DOI: 2514/6.1993-2906

  26. 26.Бюшгенс Г.С. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов. - М.: Наука,∙Физматлит, 1998. – 816 с.

  27. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1976. – 888 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход