Моделирование процессов аэрогазодинамики элементов конструкции сверхзвукового летательного аппарата
Авторы: Студенников Е.С.
Опубликовано в выпуске: #7(91)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-7-1904
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
Проведено исследование аэродинамических особенностей обтекания простейших элементов конструкции летательного аппарата — острого и затупленных по сфере конусов. Для расчета применена модель совершенного газа. Для описания течений с большими неблагоприятными градиентами давлений использована модель переноса сдвиговых напряжений Ментера. Выполнен анализ изменения аэродинамических характеристик конусов в широком диапазоне углов атаки и чисел Маха M∞ набегающего потока. Исследованы параметры донной области острого конуса на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях. Сопоставление результатов моделирования с данными физического эксперимента как в аэродинамических трубах, так и на баллистической установке показало хорошее совпадение с экспериментальными данными. Данные численного моделирования могут быть применены для формирования внешнего облика летательных аппаратов различного назначения, изучения влияния температурного фактора на обтекание тел, а также для создания полуэмпирических моделей расчёта параметров донной области конических тел.
Литература
[1] Суржиков С.Т. Метод расчета сверхзвукового обтекания сферы на основе AUSM конечно-разностных схем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2005, № 3 (60), с. 7–34.
[2] Голубев А.Г., Калугин В.Т. Аэродинамика. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010, 687 с.
[3] Голубев А.Г., Ремизова О.И. Моделирование сверхзвукового обтекания затупленного конуса в пакете ANSYS Fluent с использованием двух различных способов построения расчетной сетки. Инженерный журнал: наука и инновации, 2018, вып. 11. DOI: 10.18698/2308-6033-2018-11-1821
[4] Булгаков В.Н., Котенев В.П., Сапожников Д.А. Моделирование сверхзвукового обтекания затупленных конусов с учетом разрыва кривизны образующей тела. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 2, с. 81–93.
[5] Савкина Н.В., Биматов В.И., Христенко Ю.Ф. Расчет обтекания и аэродинамических характеристик острого конуса на основе решения прямой задачи нелинейной аэробаллистики. Вестник Томского государственного университета, 2014, № 1 (27), с. 110–116.
[6] Кузенов В.В., Поляков К.В., Рыжков С.В., Студенников Е.С. Расчетные исследования течения совершенного газа вблизи тел простых геометрических форм. Известия вузов. Сер. Физика, 2018, т. 61, № 9 (2), с. 42–46.
[7] Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Approximate Method for Calculating Convective Heat Flux on the Surface of Bodies of Simple Geometric Shapes. Journal of Physics: Conference Series, 2017, vol. 815, p. 012024.
[8] Ryzhkov S.V., Kuzenov V.V. New realization method for calculating convective heat transfer near the hypersonic aircraft surface. ZAMP, 2019, vol. 70, p. 46.
[9] Ryzhkov S.V., Kuzenov V.V. Analysis of the ideal gas flow over body of basic geometrical shape. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, vol. 132, pp. 587–592.
[10] Кузенов В.В., Лебо А.И., Лебо И.Г., Рыжков С.В. Физико-математические модели и методы расчета воздействия мощных лазерных и плазменных импульсов на конденсированные и газовые среды. 2-е изд. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, 328 с.
[11] Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Approximate calculation of convective heat transfer near hypersonic aircraft surface. Journal of Enhanced Heat Transfer, 2018, vol. 25 (2), pp. 181–193.
[12] Дементьев И.М., Иванов А.А., Карташев В.Д., Михалев А.Н., Шелудько Ю.В. Способ оценки донной температуры в баллистическом эксперименте. Ученые записки ЦАГИ, 1981, т. XII, № 3, с. 121–123.
[13] Артонкин В.Г., Леутин П.Г., Петров К.П., Столяров Е.П. Аэродинамические характеристики острых и притупленных конусов при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Тр. ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. Москва, Издательский отдел ЦАГИ, 1972, № 1413, 93 с.
[14] Петров К.П. Аэродинамика тел простейших форм. Москва, Физматлит, 1998, 428 c.
[15] Михалев А.Н. Аэродинамические характеристики и параметры донной области конуса при трансзвуковых скоростях. Теплофизика и аэромеханика, 2008, т. 15, № 3, с. 471–479.
[16] Коваленко В.В., Кравцов А. Н., Мельничук Т.Ю. Сопротивление конических носовых частей при сверхзвуковом обтекании. Ученые записки ЦАГИ, 2011, т. XLII, № 1, с. 31–36.
[17] Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. La Canada, California, DCW Industries Inc., 1998, 477 p.
[18] ANSYS CFX Solver Theory Guide, Release 19.0. ANSYS Inc., 2018, 366 p.
[19] Menter F.R. Two-equation Eddy-viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA Journal, 1994, vol. 32 (8), pp. 1598–1605.