Научный отчет № 5137

Название

Создание гибридных универсальных математических моделей для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса (чисел Кнудсена).

Авторы

Сахаров В.И., Жестков Б.Е.

Аннотация

В рамках уравнений Навье-Стокса и химически неравновесной модели газовой среды проведено численное моделирование течений в подогревателе, рабочем тракте АДТ ВАТ-104 ЦАГИ и сверхзвуковых недорасширенных струях диссоциированного и частично ионизованного воздуха, а также теплообмена моделей с такими течениями для условий экспериментов на высокоэнтальпийной аэродинамической трубе ВАТ-104 ЦАГИ. Численное моделирование включало: - решение уравнения для усредненной по времени амплитуды тангенциальной составляющей высокочастотного электрического поля в подогревателе АДТ ВАТ-104 ЦАГИ; - расчет течений воздушной плазмы в подогревателе АДТ ВАТ-104 ЦАГИ и в недорасширенных химически неравновесных струях диссоциированного и частично ионизованного воздуха, истекающих в затопленное пространство на основе полных уравнений Навье–Стокса; - расчет осесимметричного обтекания цилиндрических моделей и сферически затупленного конуса такими струями. Численное моделирование проводилось в рамках однотемпературной модели газовой среды с учетом химической неравновесности и ионизации при следующих значениях параметров в эксперименте: мощности, вкладываемой в плазму: Wпл.= 40 - 45 кВт и расходах воздуха, подаваемого в подогреватель установки: G = 1.79 г/с – 3 г/с. Проведено численное моделирование течений в недорасширенных сверхзвуковых воздушных струях, истекающих из подогревателя АДТ ВАТ-104 ЦАГИ. Определены значения давления торможения и тепловых потоков вдоль поверхности цилиндрической модели с плоским передним торцом и затупленного по сфере конуса при их обтекании недорасширенными струями. Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и рассчитанных значений тепловых потоков и давления торможения вдоль поверхности сферически затупленного конуса.

Год публикации

2011 г.

Объём

37 с.

Ключевые слова

АДТ ВАТ-104 ЦАГИ, численное исследование, уравнения Навье-Стокса, Максвелла, химическая неравновесность, теплообмен.