Стр. 1 - Ю.И. Димитриенко, А.А. Захаров, М.Н. Коряков, Е.К. Сыздыков - Численное решение сопряженной задачи аэрогазодинамики и внутреннего теплопереноса в конструкциях гиперзвуковых летательных аппаратов
Упрощенная HTML-версия
84
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012
УДК 519.688
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, Е. К. С ы з д ы к о в
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ СОПРЯЖЕННОЙ
ЗАДАЧИ АЭРОГАЗОДИНАМИКИ
И ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА
В КОНСТРУКЦИЯХ ГИПЕРЗВУКОВЫХ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Предложен численный метод решения сопряженной задачи
аэрогазодинамики и внутреннего теплообмена в конструкциях
перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Метод
основан на итерационном решении трех типов самостоятельных
задач: задачи газодинамики для идеального газа, задачи динами-
ки вязкого газа в рамках полных динамических уравнений Навье –
Стокса для 3-мерного пограничного слоя и уравнения теплопро-
водности для оболочки летательного аппарата. Предложены
алгоритмы численного решения этих задач в криволинейных не-
ортогональных координатах. Представлены результаты мо-
делирования обтекания гиперзвукового летательного аппарата
и проведено сравнение результатов по температуре для случая
адиабатической стенки и с учетом теплообмена между газом
и стенкой, показавшее важность его учета при проектировании
теплозащиты аппарата.
E-mail:
Ключевые слова:
вычислительная газодинамика, аэротермодинамика, тепло-
обмен, гиперзвуковые потоки, теплозащитные конструкции.
Наличие автоматизированных программных комплексов для рас-
чета аэродинамики конструкций гиперзвуковых летательных аппа-
ратов (ЛА) с учетом теплообмена в широком диапазоне изменения
геометрии аппарата и режимов полета дает возможность проводить
широкомасштабное математическое моделирование реальных про-
тотипов изделий. В настоящее время существует значительное чис-
ло коммерческих программных комплексов (ANSYS CFX, FLUENT,
STAR CD, FlowVision и др.), предназначенных для моделирования
аэродинамики и теплообмена ЛА, однако каждый из них реализует
один или несколько численных методов решения уравнений газоди-
намики и тот или иной алгоритм расчета теплообмена в окрестности
поверхности ЛА. В связи с этим в настоящее время продолжают ин-
тенсивно разрабатываться новые вычислительные технологии в об-
ласти сверх- и гиперзвуковой аэродинамики.
Чаще всего [1–4] при численных расчетах аэродинамики ЛА тем-
пературу на поверхности тела находят либо из условия «холодной
