Научный отчет № 5163

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 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 = 1.5 г/с – 3 г/с. Проведено численное моделирование течений в недорасширенных сверхзвуковых воздушных струях, истекающих из подогревателя АДТ ВАТ-104 ЦАГИ, и около затупленного конуса, установленного в рабочей части установки. Разработана методика экспериментально-расчётного определения к.п.д. плазмотрона η (отношение мощности, вкладываемой в поток газа Wп в подогревателе до критического сечения сопла АДТ, к мощности генератора на аноде Wа. Определены значения давления торможения и тепловых потоков вдоль поверхности затупленного по сфере конуса, расположенного на различных расстояниях от среза сопла, при его обтекании истекающими недорасширенными струями.

Год публикации

2012 г.

Объём

34 с.

Научный руководитель

Тирский Г.А.

Ключевые слова

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