Математическое моделирование процессов обтекания затупленного тела высокоскоростным потоком

Авторы

Быков Л. В.^*, Никитин П. В.^**, Пашков О. А.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: bykovlv@mai.ru
**e-mail: petrunecha@gmail.com
***e-mail: gfon@narod.ru

Аннотация

В работе представлена математическая модель, описывающая процессы тепло-массообмена, протекающие на поверхности затупленного конуса лобовой части летательного аппарата при полёте в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. Модель основана на решении дискретных аналогов уравнений Навье-Стокса на нерегулярной расчётной сетке совместно с уравнениями конвекции-диффузии для каждого компонента газовой смеси и уравнениями модели турбулентности Лангтри и Ментера.

Представлены и проанализированы результаты моделирования обтекания затупленного конуса. Полученные результаты сопоставлены с результатами, опубликованными в известных работах по данной тематике. Представленные данные позволяют предсказать характер тепло-массообмена на поверхности затупленного тела при его обтекании гиперзвуковым потоком, и могут быть использованы при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов.

Ключевые слова

математическое моделирование, уравнения Навье-Стокса, гиперзвуковой летательный аппарат, газовая динамика, теплообменник, многокомпонентная смесь газов

Библиографический список

1. Никитин П.В. Тепловая защита: Учебник. — М.: Изд-во МАИ, 2006. — 512 с.
2. Molchanov A. M., Bykov L. V., Donskikh V. V. A Numerical Method for Solving the Equations of Supersonic Chemically Reacting Turbulent Flows // Тепловые процессы в технике. 2012. Т.4, № 11. С.496-500.
3. Быков Л.В., Молчанов А.М., Янышев Д.С. Численный метод расчета сверхзвуковых турбулентных течений с химическими реакциями // Вестник Московского авиационного института. 2010. № 3, Т.17. С.108-119.
4. McBride B. J., Gordon S., Reno M. A. Coefficients for Calculating Thermodynamic and Transport Properties of Individual Species // National Aeronautics and Space Administration. Office of Management Scientific and Technical Information Program. 1993.
5. Modest M. F. The Weighted-Sum-of-Gray-Gases Model for Arbitrary Solution Methods in Radiative Transfer // J. Heat Transfer. 1991. № 113. pp. 650–656.
6. Chui E. H., Raithby G. D. Computation of Radiant Heat Transfer on a Non-Orthogonal Mesh Using the Finite-Volume Method // Numerical Heat Transfer. 1993. Part B. № 23. pp. 269–288.
7. Hollis B.R., Perkins J.N. Hypervelocity heat-transfer measurements in an expansion tube // AIAA Paper. 1996. № 96-2240. pp. 12.
8. Wood W. A., Eberhardt S. Dual-Code Solution Strategy for Chemically-Reacting Hypersonic Flows // AIAA Paper. 1995. № 95-0158.
9. Widhopf G. F., Wang J. C. T. A TVD Finite-Volume Technique for Nonequilibrium Chemically Reacting Flows // AIAA Paper. 1988. № 88-2711.
10. Menter F. R., Langtry R. B., Likki S. R., Suzen Y. B., Huang P. G., and VolkerS.«A Correlation-Based Transition Model Using Local Variables: Part I — Model Formulation». (ASME-GT2004-53452), 2004.

Скачать статью