Исследование аэротермодинамики перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов

Авторы

Мьинт З. М.^*, Хлопков А. Ю.^**

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), МФТИ, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: zayyarmyomyint@gmail.com
**e-mail: khlopkov@falt.ru

Аннотация

В работе представлены результаты расчета аэротермодинамических характеристик типичного воздушно-космического аппарата (ВКА), полученные методом Монте-Карло на основе трех различных моделей взаимодействия молекул газа с поверхностью – Максвелла (Maxwell), Черчиньяни- Лампис — Лорда (Cercignani-Lampis-Lord, CLL) и Леннарда-Джонса (Lennard-Jones, LJ). С применением этих моделей исследована чувствительность коэффициентов теплопередачи в гиперзвуковом свободномолекулярном потоке. Представлены результаты расчета зависимости коэффициента теплопередачи на поверхности сферы с помощью локально-мостового метода. Методика и результаты могут быть использованы при создании современных перспективных ВКА.

Ключевые слова

аэротермодинамические характеристики, высотная аэродинамика, тепловой поток в переходном режиме, локально-мостовой метод

Библиографический список

1. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. Кинетическая теория. — М.: Наука. — 1967.- 440 с.
2. Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. - Oxford: University Press. — 1994. — 479 p.
3. Хлопков Ю.И. Статистическое моделирование в вычислительной аэродинамике. — М.: МФТИ. — 2006. — 158 с.
4. Cercignani C. The Boltzmann Equation and Its Applications. — Springer-Verlag, New York. — 1988. – 455 p.
5. Воронич И.В., Зея Мьо Мьинт Влияние особенностей взаимодействия газа с поверхностью на аэродинамические характеристики космического аппарата // Вестник МАИ. — 2010. — Т. —17. — № 3. — с. 59-67.
6. Cercignani C. The Kramers Problem for a not Complete Diffusing Wall // J. Math. Phys. Appl. — 1965. — V. 1. — N. 3. — P. 568-586.
7. Cercignani C., Lampis M. Kinetic Models for Gas-Surface Interactions // Transport Theory and Statistical Physics. — 1971. —V. 1. — N. 2. — P. 101-114.
8. Nocilla S. The Surface Re-emission Law in Free Molecular Flow // Proc. of 3^rd Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. — 1963. — V. 1. — P. 327-346.
9. Freedlander O.G., Nikiforov A.P. Modeling Aerodynamic Atmospheric Effects on the Space Vehicle Surface Based on Test Data // ESA WPP-066. 1993.
10. Зея Мьо Мьинт, Хлопков А.Ю. Аэродинамические характеристики летательного аппарата сложной формы с учётом потенциала взаимодействия молекулярного потока с поверхностью// Ученые записки ЦАГИ. — 2010. — Т. XLI. — № 5. — с. 33-45.
11. Баранцев Р.Г. Взаимодействие разреженных газов с обтекаемыми поверхностями. — М.: Наука. — 1975. — 343 с.
12. Lord R.G. Application of the Cercignani-Lampis Scattering Kernel to Direct Simulation Monte Carlo Calculations // Proc. of 17^th Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. — 1991. — P. 1427-1433.
13. Lord R.G. Some Further Extensions of the Cercignani-Lampis Gas-Surface Interaction Model // Phys. Fluids. — 1995. —V. 7. — N. 5. — P. 1159-1161.
14. Belotserkovskii O.M., Khlopkov Y.I. Monte Carlo Methods in Mechanics of Fluid and Gas. World Scientific Publishing Co. N-Y, London, Singapore, Beijing, Hong Kong. —2010. — 268 p.
15. Lee Lester Laminar heat transfer over blunt nosed bodies at hypersonic flight speeds // Jet Propulsion. - 1956. - Vol. 26. - Nо. 4. - pp. 259-269.
16. Ivanov M.S., Markelov G.N., Gimelshein S.F., Mishina L.V., Krylov A.N., Grechko N.V. High-Altitude Capsule Aerodynamics with real gas effects, - J. of Spacecraft and Rocket, - 1998. -Vol. 35. - No. 1. - pp. 16-22.
17. Ващенков П.В. Численный анализ высотной аэротермодинамики космических аппаратов // Дис. канд.-тех. наук, ИТПМ СО РАН, - Новосибирск, - 2012.
18. Dogra V.K., Wilmoth R.G., Moss J.N. Aerothermodynamics of 1.6 -m- diameter sphere in Hypersonic Rarefied Flow. J. AIAA. - 1992. - Vol. 30. - No. 7. - pp. 1789 – 1794.
19. Sampaio P.A.C., Santos W.F.N. Computational analysis of the aerodynamic heating and drag of a reentry Brazilian satellite // Proceedings of the 6th National Congress of Mechanical Engineering, Campina Grande, PB, Brazil, — 2010.
20. Ваганов А.В., Дроздов С.М., Дудин Г.Н., Косых А.П., Нерсесов Г.Г., Пафнутьев В.В., Челышева И.Ф., Юмашев В.Л. Численное исследование аэродинамики перспективного возвращаемого космического аппарата // Ученые записки ЦАГИ. — 2007. — Т. XXXVIII. — № 1-2. — с. 16-26.
21. Ваганов А.В., Дроздов С.М., Косых А.П., Нерсесов Г.Г., Челышева И.Ф., Юмашев В.Л. Численное моделирование аэродинамики крылатого возвращаемого космического аппарата // Ученые записки ЦАГИ. — 2009. — Т. XL. — № 2. — с. 3-15.

Скачать статью