Аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата с работающей тормозной двигательной установкой при транс- и сверхзвуковом обтекании

А.Ю. Луценко, Д.К. Назарова

ним их которых является открытый пакет OpenFoam [5], который и

был выбран для решения поставленной задачи. Использовались два

стандартных решателя: rhoCentralFoam [6, 7] с применением числен-

ной схемы Курганова — Тадмора и dbnsTurbFoam [7] с применением

схем Русанова и HLLC.

Задача носит симметричный характер, соответственно, расчетная

область строится для половины модели и представляет собой парал-

лелепипед длиной 8 характерных размеров (за характерный размер

выбран диаметр миделя модели

), высотой и шириной 10 харак-

терных размеров. Исследуемое тело находится на расстоянии 1,5 ха-

рактерных размеров от левой границы расчетной области. Число яче-

ек расчетной сетки составляет около 530 000, что достаточно для

оценочных расчетов и позволяет быстро получить результат.

Существуют различия при выборе граничных условий для дозву-

ковых и сверхзвуковых скоростей набегающего потока. При дозвуко-

вых скоростях возмущения могут распространяться против потока, со-

ответственно, для входа необходимо выбрать граничное условие нуле-

вого градиента по давлению. При малых сверхзвуковых скоростях

образующиеся СУ попадают на боковые грани, имеет место отраже-

ние. Для исключения этого явления на боковых гранях по давлению

выбирается граничное условие под названием waveTransmissive, кото-

рое исключает явление отражения. При числе Маха набегающего пото-

ка M



> 2 СУ не попадают на боковые грани расчетной области, и для

ускорения процесса решения на эти грани и выход по давлению ста-

вится условие нулевого градиента.

Известно, что характер обтекания сегментно-конических тел яв-

ляется весьма сложным, так как связан с наличием смешанных (до-

звуковых и сверхзвуковых) зон течения и областей отрыва [4]. Это

подтверждается результатами экспериментов и численного модели-

рования. Характерные структуры при трансзвуковых скоростях пока-

заны на рис. 4 и 5.

Рис. 4.

Картины обтекания при M



= 0,8:

— результаты численного моделирования (вверху — схема Русанова, внизу —

схема HLLC);

— теплеровская фотография эксперимента