Научный отчет № 3461

Название

Метод глобальных итераций решения полных уравнений вязкого ударного слоя с неравновесными реакциями.

Авторы

Жлутков С.В., Тирский Г.А.

Аннотация

Развит численный метод решения уравнений полного вязкого ударного слоя /ПВУС/ с неравновесными химическими реакциями. Система уравнений ПВУС разбивается на две подсистемы. В первую /аэродинамическую/ входят: уравнение неразрывности, уравнения импульсов в проекции на касательную и на нормаль к телу и уравнение состояния. Во вторую /диффузионно-кинетическую/ - уравнение энергии, уравнения диффузии и соотношения Стефана-Максвелла. Система в целом обладает "эллиптическими" свойствами из-за наличия продольной составляющей градиента давления и граничных условий, содержащих форму ударной волны. Эллиптичность системы ПВУС преодолевается с помощью метода глобальных итераций. Диффузионно-кинетическая часть задачи решается методом векторной прогонки, разработанным для решения системы уравнений тонкого вязкого ударного слоя /ТВУС/ с неравновесными реакциями и позволяющим вести расчёт при около равновесных режимах протекания химических реакций. Предложен способ ускорения расчёта системы химически неравновесного ПВУС с помощью введения эффективного показателя адиабаты. При этом часть глобальных итераций проводится в рам-модели квазисовершенного газа без громоздкого расчёта диффузионно-кинетической части. Такой приём позволяет быстро получать хорошее нулевое приближение формы ударной волны для последующего решения всей исходной системы методом глобальных итераций. Проведено сравнение аэродинамических и тепловых характеристик, полученных в рамках моделей ПВУС и ТВУС. Расчёты показали, что обе модели дают близкие значения равновесной температуры поверхности обтекаемого тела. Однако расхождение в значении давления на теле составляет до~20%. Показано, что это расхождение может быть уменьшено, если решать систему уравнений ТВУС методом глобальных итераций по форме ударной волны.

Год публикации

1987 г.

Объём

41 с.

Научный руководитель

Тирсчкий Г.А.

Ключевые слова

вязкий ударный слой, метод глобальных итераций, метод векторной прогонки, химически неравновесные реакции, диффузионно-кинетическая часть, эффективный показатель адиабаты, квазисовершенный газ, итерации по форме ударной волны.