Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Применение моделей реального газа к задаче обтекания тела высокоскоростным потоком

Опубликовано: 17.11.2022

Авторы: Овчинникова О.К., Федосенко Н.Б.

Опубликовано в выпуске: #11(131)/2022

DOI: 10.18698/2308-6033-2022-11-2226

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Представлены результаты вычислительного моделирования обтекания осесимметричного тела высокоскоростным потоком воздуха с использованием различных моделей: идеального газа, описываемого уравнением Менделеева — Клапейрона; реального газа, описываемого уравнением Редлиха — Квонга; пользовательской модели, аппроксимирующей эмпирические данные. Особенность пользовательской модели заключается в том, что используется собственный программный код для двухпараметрической аппроксимации теплофизических свойств воздуха. Таким образом, учитываются изменения, сопровождающие протекающие при высоких температурах явления диссоциации без моделирования физико-химических превращений в многокомпонентной газовой смеси. Цель проводимого исследования — провести оценку различий в газодинамической картине течения, ударно-волновой структуре и термическом нагружении обтекаемого тела в зависимости от выбора модели среды. Полученные результаты позволяют сделать выводы о необходимости применения пользовательских моделей реального газа для сокращения погрешности вычислительного моделирования и корректной оценки тепловых потоков.


Литература
[1] Аронов Д.И., Клягин В.А. Перспективные методы организации тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов. Вестник Концерна ВКО «Алмаз — Антей», 2021, № 1, с. 52–66. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2021-1-52-66
[2] Балмина Р.В., Губанов А.А., Иванькин М.А., Лапинский Д.А. Состояние и перспективы разработки гиперзвукового вооружения. Техническая информация ЦАГИ, 2012, вып. 1–2, 72 с.
[3] Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. 3-е изд., перераб. и доп. Ленинград, Химия, 1982, 592 с.
[4] Крайко А.Н., Макаров В.Е. Явные аналитические формулы, определяющие равновесный состав и термодинамические функции воздуха для температур от 200 до 20000 K. Теплофизика высоких температур, 1996, т. 34, № 2, с. 208–219.
[5] Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. 2-е изд., доп. и перераб. Москва, Наука, 1972, 721 с.
[6] ГОСТ 4401–81. Атмосфера стандартная. Параметры. Москва, Изд-во стандартов, 2004.
[7] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. Санкт-Петербург, Балт. гос. техн. ун-т, 2001, 108 с.
[8] Vlasov V.I., Gorshkov A.B., Kovalev R.V. Modeling of high-temperature flows of multicomponent gas and heat exchange processes in space vehicles. Physico-chemical kinetics in gas dynamics, 2008, vol. 7. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2008-7/articles/438/
[9] 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, вып. 4, с. 387–405.
[10] Schouler M., Prévereaud Y., Mieussens L. Survey of flight and numerical data of hypersonic rarefied flows encountered in Earth orbit and atmospheric reentry. Progress in Aerospace Sciences, 2020, vol. 118, pp.100638.