ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012
75
УДК 519.6:533.6
Ю. И. Д и м и т р и е н к о, А. А. З а х а р о в,
М. Н. К о р я к о в
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ
ПОТОКОВ В КАНАЛАХ СВЕРХЗВУКОВЫХ
ВОЗДУХОЗАБОРНИКОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ
ТРЕХМЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
Предложена модель трехмерного пограничного слоя
,
в которой
полные уравнения Навье—Стокса решаются не для всей области
обтекания, а в тонком пограничном слое
;
в остальной области
осуществляется решение уравнений идеального газа. Представле-
ны результаты численного тестирования алгоритма для задачи о
течении в канале сверхзвукового воздухозаборника. Проведено
сравнение режимов течения для идеального и вязкого газов
,
а
также модели трехмерного пограничного слоя.
E-mail:
dimit.bmstu@gmail.com
Ключевые слова
:
газодинамика, пограничный слой, численное модели-
рование.
Исследование особенностей течения газовых потоков в каналах
сверхзвуковых воздухозаборников (СВЗ) является одной из важней-
ших задач при проектировании двигательных установок высокоско-
ростных летательных аппаратов. Движение газа в канале СВЗ пред-
ставляет собой достаточно сложный процесс, который характеризу-
ется наличием системы косых скачков, располагающейся вдоль всего
канала. Традиционные инженерные методы проектирования СВЗ ос-
нованы на приближенном одномерном анализе с помощью изэнтро-
пических формул и соотношений Гюгонио. Расчет СВЗ с применени-
ем численных методов осложнен жесткими требованиями к ним: вы-
сокая точность вычислений газодинамических функций на разрывах
с минимальным «размазыванием»; сохранение этой точности на до-
статочно больших расстояниях, характерных для СВЗ; возможность
моделирования взаимодействия скачков с сохранением их структуры.
Далеко не все численные методы, хорошо зарекомендовавшие
себя для моделирования внешнего обтекания тел, пригодны для рас-
чета течений в СВЗ в силу указанных требований к качеству вычис-
лений. Теоретическая оценка порядка точности методов часто оказы-
вается значительно завышенной по сравнению с точностью, получа-
емой при решении сложных задач с многоскачковыми режимами,
характерными для задач течения в СВЗ. В работах [1, 2] предложен
метод ленточных адаптивных сеток, который показал достаточно вы-
сокую точность для задач расчета течений в СВЗ при обеспечении
сохранения точности вдоль всего канала СВЗ.