Параметрическое исследование конвективного теплообмена при обтекании затупленного конуса сверхзвуковым воздушным потоком
Авторы: Арефьев К.Ю., Абрамов М.А., Мирошниченко С.А., Метелешко Л.И.
Опубликовано в выпуске: #6(90)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-6-1886
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
Представлена математическая модель для выполнения параметрических расчетов конвективного теплообмена на поверхности затупленного конуса при его сверхзвуковом обтекании воздушным потоком. Проведено сравнение расчетных данных с известными экспериментальными данными по обтеканию конуса потоком воздуха с числом Маха М∞ = 8. Определены параметры расчетной сетки, позволяющие достичь наименьшего отклонения результатов расчета от экспериментальных данных. Проведено параметрическое исследование обтекания сверхзвуковым воздушным потоком конусов с различными полууглами раствора в диапазоне чисел Маха от 4 до 10. На основе результатов исследования создана база расчетных данных, описывающая влияние режимных параметров на коэффициент теплоотдачи от сверхзвукового потока воздуха к поверхности конуса. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации геометрической конфигурации и режимов полета высокоскоростных летательных аппаратов
Литература
[1] Купрюхин А.А. Оптимизация тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов путем вариации каталитических и излучательных свойств материалов тепловой защиты. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Москва, 2010, 22 с.
[2] Воронецкий А.В., Арефьев К.Ю., Гусев А.А. Анализ особенностей численного моделирования конвективных тепловых потоков RANS методами в задачах обтекания элементов конструкции высокоскоростных летательных аппаратов и их двигателей. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2017, № 1, с. 98–111. DOI: 10.18698/0236-3941-2017-1-98-111
[3] Волков К.Н., Емельянов В.Н., Карпенко А.Г. Численное моделирование газодинамических и физико-химических процессов при обтекании тел гиперзвуковым потоком. Вычислительные методы и программирование, 2017, т. 18, № 4, с. 387–405.
[4] Андерсон Д., Таннехилл Дж., Флетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 1. С.В. Сенин, Е.Ю. Шальман, пер. с англ.; Г.Л. Подвидз, ред. Москва, Мир, 1990, 382 с.
[5] Воронецкий А.В., Арефьев К.Ю., Гусев А.А. Особенности численного моделирования конвективного теплообмена при сверхзвуковом обтекании непроницаемой пластины. Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы ХXXIX акад. чтений по космонавтике. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, с. 45–46.
[6] Бородин К.А. Валидация пакета ANSYS Fluent применительно к задаче турбулентного сверхзвукового теплообмена. URL: http://conf58.mipt.ru/static/reports_pdf/944.pdf (дата обращения 13.05.18).
[7] ANSYS, программные продукты — CADFEM. URL: https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/ (дата обращения 21.04.2019).
[8] Быков Л.В., Никитин П.В., Пашков О.А. Математическое моделирование процессов обтекания затупленного тела высокоскоростным потоком. Труды МАИ, 2014, № 78, с. 3. URL: https://mai.ru/upload/iblock/8c5/8c5f5435157866c3da79eef4568cc49b.pdf (дата обращения 11.09.2018).
[9] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Москва, Дрофа, 2003, 676 с.
[10] Langtry R.B., Menter F.R. Correlation-Based Transition Modeling for Unstructured Parallelized Computational Fluid Dynamics Codes. AIAA Journal, December 2009, vol. 47(12), pp. 2894–2906.
[11] Горский В.В., Полежаев Ю.В. Теория горения. Москва, Энергомаш, 2006, 352 с.
[12] Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. Линейная устойчивость сверхзвукового течения куэтта молекулярного газа в условиях вязкой стратификации и возбуждения колебательной моды. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа, 2017, № 1, с. 11–27.
[13] Голомазов М.М. Особенности численного моделирования обтекания затупленных тел гиперзвуковым потоком газа. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2011, т. 12, № 1, с. 1–11. URL: http://chemphys.edu.ru/media/published/2011-07-11-001.pdf (дата обращения 11.09.2018).
[14] Козелков А.С., Курулин В.В., Пучкова О.Л., Лашкин С.В. Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с универсальными пристеночными функциями. Вычислительная механика сплошных сред, 2014, т. 7, № 1, с. 40–51. DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.1.5 (дата обращения 21.04.2019).