Математическое моделирование обгара углеродного материала в стационарном высоконапорном воздушном потоке
Авторы: Горский В.В., Мельковская А.В.
Опубликовано в выпуске: #12(84)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-12-1835
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
На примере движения затупленного конуса в стационарном потоке воздуха проанализирована необходимость использования строгих физико-математических подходов для описания процессов, которые протекают при движении тела из углеродного материала в высоконапорном окислительном газовом потоке. Полученные результаты расчетных исследований сопоставлены с опубликованными данными, соответствующими применению используемых на практике приближенных подходов. Установлено, что в рассмотренных условиях полета использование методов решения уравнений пограничного слоя и модели абляции углеродного материала, опробованных на экспериментальных данных, сопряжено со столь значительным изменением обгарной формы тела, что не учитывать это на практике не представляется возможным
Литература
[1] Горский В.В., Горская Н.А., Реш В.Г. Методика решения двумерного уравнения Фурье с подвижной внешней границей методом матричной прогонки. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, спец. вып. № 4 «Математическое моделирование», с. 186–200.
[2] Горский В.В. Методика численного решения уравнений двумерного ламинарно-турбулентного пограничного слоя на проницаемой стенке затупленного тела вращения. Космонавтика и ракетостроение, 2017, № 3, с. 90–99.
[3] Горский В.В., Дмитриева А.А. Определения кинетических констант гетерогенного окисления углерода на сублимационном режиме его абляции по результатам суммарных абляционных экспериментов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 12. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-12-1708
[4] Горский В.В., Гордеев А.Н., Дмитриева А.А., Колесников А.Ф. ВЧ-плазмотрон ВГУ-4 ИПмех РАН как инструмент для исследования кинетики гетерогенных химических реакций, протекающих на поверхности углеродного материала. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2017, т. 18, вып. 2. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-2/articles/736/ (дата обращения 27.11.2017).
[5] Горский В.В., Ковальский М.Г., Оленичева А.А. Определение кинетических констант окисления углеродных материалов на базе анализа результатов абляционных экспериментов. Инженерно-физический журнал, 2017, т. 90, № 1, с. 133–141.
[6] Gorskij V.V., Resh V.G. The study of carbon matherial’s aerothermochemical destruction in combustion products of liquid-propellant rocket engines. 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS 2014. St. Petersburg, 2014, vol. 1–6, pp. 841–849.
[7] Горский В.В. Теоретические основы расчета абляционной тепловой защиты. Москва, Научный мир, 2015, 688 с.
[8] Землянский Б.А., ред. Конвективный теплообмен летательных аппаратов. Москва, Физматлит, 2014, 377 с.
[9] Пчелкин Ю.Д. Приближенный метод расчета уноса массы углеродных материалов в высокотемпературном потоке. Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 2 (75), с. 19–24.
[10] Никитин П.В. Тепловая защита. Москва, Изд-во МАИ, 2006, 512 с.
[11] Cebeci T., Smith A.M.O. (eds). Analysis of turbulent boundary layers. New York, San Francisco, London, Academic Press, 1974, 404 p.
[12] Уидхопф Дж.Ф., Холл Р. Измерение теплопередачи на затупленном конусе под углом атаки при переходном и турбулентном режиме течения. Ракетная техника и космонавтика, 1972, т. 10, № 10, с. 71–79.
[13] Widhopf G.F. Laminar, Transitional, and Turbulent Heat Transfer Measurements on a Yawed Blunt Conical Nosetip. TR-0172 (S2816-60), 3, Aug., 1972. The Aerospace Corp., San Bernardino, Calif. 9.
[14] Глушко В.П., ред. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. В 4 т. Москва, Наука, 1979, т. II, кн. 2, 341 с.
[15] Мур Дж.А., Злотник М. Горение углерода в потоке воздуха. Ракетная техника, 1961, т. 1, № 10, с. 35–45.
[16] Blyholder G., Eyring H. Kinetics of Graphite Oxidation II. J. Phys. Chem., 1957, vol. 61, May, pp. 682–688. DOI: 10.1021/j150551a039 (дата обращения 17.12.2018).
[17] Анфимов Н.А. Горение графита в потоке воздуха при высоких температурах. Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, 1964, № 5, c. 3–11.
[18] Знаменский В.В. Численное решение уравнения уноса. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1978, № 2, c. 147–154.