Например, Бобцов

Численное моделирование влияния вязкости и турбулентности на сверхзвуковое обтекание углов сжатия и расширения

Аннотация:

Предмет исследования. Сверхзвуковое и гиперзвуковое обтекание элементов летательных аппаратов сопровождается формированием сложной структуры течения, которая характеризуется наличием сильных ударных волн, волн разрежения, контактных разрывов, отрывом и присоединением потока. Для таких задач характерно взаимодействие ударных волн с вязкими пограничными слоями, которое носит достаточно сложный характер и во многом определяет эффективность летательных аппаратов. При обтекании сложных конструкций летательных аппаратов и их силовых установок в окрестности выпуклых угловых точек геометрии локально реализуются течения сжатия и расширения. Расчет косых скачков уплотнения, образующихся при обтекании угла сжатия, и простых волн расширения, формирующихся при обтекании угла расширения, входит как элемент решения многих задач на построение линий тока и поиска распределения давления на обтекаемой поверхности. Метод. На основе технологии адаптивных сеток предложена численная модель, предназначенная для исследования двумерных эффектов, возникающих при сверхзвуковом обтекании углов сжатия и расширения. Численное моделирование выполнено с применением моделей, таких как невязкая, ламинарная, турбулентная. В расчетах число Маха падающей ударной волны изменяется от 2 до 15, а угол разворота потока — от 5 до 15°. Число Рейнольдса, вычисленное по характеристикам невозмущенного потока, равно 105. Рабочий газ — воздух (показатель адиабаты — γ = 1,4). Основные результаты. Рассмотрена качественная картина течения при дифракции ударной волны на уступах различной геометрии. При взаимодействии ударной волны с углом сжатия наблюдается отрыв потока и формирование рециркуляционной области, а при взаимодействии ударной волны с углом расширения — расцентровка волны Прандтля–Майера. Проведено сравнение результатов расчетов с теоретическими данными по параметрам потока за фронтом ударной волны или веером волны разрежения. Практическая значимость. Исследования показали влияние эффектов вязкости и турбулентности на структуру течения и распределения характеристик потока при обтекании углов сжатия и расширения. Результаты моделирования могут найти применение при решении задач, связанных с проектированием воздухозаборников высокоскоростных летательных аппаратов при параметрических и оптимизационных расчетах газодинамических течений, возникающих в элементах двигательных установок сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО