12
Ю.И. Димитриенко, А.А. Захаров, М.Н. Коряков, Е.К. Сыздыков, В.В. Минин
Для цикла по «медленному» времени также используется решение
(37), (38), полученное при различных значениях параметра Фурье Fo
(изменение значений Fo определяется изменением значений характер-
ного «медленного» времени
t
0
).
Численный метод решения задачи газодинамики (1)–(3) для иде-
ального газа описан в работах [15, 19]. Для численного решения задачи
термоупругости (22)–(24) оболочки из композитного материала при-
менялся метод конечного элемента, алгоритм которого описан в рабо-
те [14]. Решение задачи термоупругости осуществлялось только для
шагов «медленного» времени. Входными данными для этой задачи
являлись давления на внешней и внутренней поверхности оболочки
p
1
,
p
2
, которые вычислялись с помощью предварительного решения
задачи аэрогазодинамики, а также распределения температуры θ,
объемных концентраций фаз φ
f
, φ
b
, φ
p
, φ
g
и порового давления
p
га-
зообразных продуктов терморазложения композита в области
V
s
оболочки, рассчитанные с помощью предварительного решения за-
дачи внутреннего тепломассопереноса (11)–(13) к рассматриваемому
моменту времени.
Результаты численного моделирования.
Результаты численного
моделирования обтекания фрагмента корпуса модельного летатель-
ного аппарата гиперзвуковым потоком газа представлены на рис. 2–6.
Начальные условия и скорость набегающего потока (граничное ус-
ловие на входной границе) задавались равными друг другу и имели
вид
3
0,195 кг / м ;
0 м / с;
1800 м / с;
12 346 Па.
x
y
z
v v
v
p
ρ =
= =
=
=
Значения размерных параметров задачи принимались равными:
0
293 К,
θ =
1
0,8
ε =
и
3
2
0,3;
0,3 Вт / (м К);
1800 кг / м ;
s
s
ε =
λ =
⋅
ρ =
0,8 кДж / (кг К).
s
c
=
⋅
Численное решение с хорошим разрешением воспроизводит голов-
ной скачок уплотнения в критической точке ЛА, позволяет выявить
максимумы плотности, давления и температуры, которые располага-
ются в окрестности критической точки носовой части ГЛА, в которой
температура достигает 2000 К. Было проведено сравнение двух вариан-
тов расчетов температуры внешнего газового потока: при адиабатиче-
ской стенке конструкции ГЛА и с учетом теплообмена между внешней
газовой средой и оболочкой. Было установлено, что во втором случае
температура в среднем по поверхности тела получается ниже на 25 %,
чем в первом, что свидетельствует о необходимости детального ана-
лиза теплообмена между внешним газовым потоком и конструкцией
оболочки ГЛА для оценки предельных режимов и выбора материалов
теплозащиты.
