Научный отчет № 3512

Название

Численное исследование гиперзвукового обтекания тел с каталитической поверхностью в широком диапазоне чисел Рейнольдса.

Авторы

Щербак В.Г.

Аннотация

В рамках модели пространственного тонкого вязкого ударного слоя (ТВУС) и упрощённых уравнений Навье-Стокса рассматривается обтекание затупленных тел, обладающих подъёмной силой, при их движении вдоль траектории входа в атмосферу Земли. Учитываются неравновесные химические реакции, многокомпонентная диффузия и бародиффузия. Для иссследования нагрева тел, движущихся на больших высотах при низкой плотности и малых числах Рейнольдса, в граничных условиях на теле используются выражения для скорости скольжения и температурного скачка многокомпонентной газовой смеси. Проводится сопоставление решений, полученных в рамках модели тонкого вязкого ударного слоя и в рамках упрощённых уравнении Навье-Стокса с учётом структуры ударной волны. Для модели ТВУС показано влияние внепорядковых членов метрики пространства. Показано, что допущение о замороженности химических реакций в ударной волне приводит к меньшей ошибке в определении поля концентрации и теплового потока, чем пренебрежение эффектами бародиффузии. Пренебрежение химическими реакциями в переднем фронте ударной волны оправдано при определении теплового потока (максимальная ошибка не превышает 1%) и коэффициентов трения при движении тела по планирующей траектории входа в атмосферу Земли. Предлагается способ определения тепловых потоков в критической точке двоякой кривизны по результатам расчётов осесимметричного или плоского течения. Обсуждается возможность применения закона бинарного подобия для тел с равновесно излучающей поверхностью.

Год публикации

1987 г.

Объём

39 с.

Научный руководитель

Тирский Г.А.

Ключевые слова

уравнения Навье—Стокса, вязкий ударный слой, пространственное обтекание, неравновесные химические реакции.