Численное моделирование неравновесного течения в сопле АДТ ВАТ-104


Просмотр статьи
PDF, 321,9 КБ

Numerical Simulation of Non-equilibrium Flow in the Nozzle of VAT-104 Wind Tunnel

Numerical simulation of high enthalpy flow in the nozzle of wind tunnel VAT-104 is carried out using a detailed model of nonequilibrium physical and chemical processes. An implicit staggered-grid scheme of the second order of accuracy is used to approximate the governing equations. The goals of this modeling are: (1) to test a numerical approach to simulate high temperature nonequilibrium flows, (2) to determine the role of processes important for energy exchange at the nozzle flow conditions, (3) to get numerical values of species mass fractions and molecule vibration temperatures along the nozzle and at the entry to the test part. The illustrations below show the profile of VAT-104 nozzle, the difference scheme stencils, fraction profiles and vibration temperatures profiles along the nozzle

wind tunnels, high enthalpy nonequilibrium flow, numerical simulation

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.2.746

Борис Евгеньевич Жестков, Александр Юрьевич Киреев, Алексей Вячеславович Зайцев, Сергей Валерьевич Чернов, Владимир Львович Юмашев

Том 19, выпуск 2, 2018 год



Проведено численное моделирование высокоэнтальпийного течения в сопле аэродинамической трубы ВАТ-104 ЦАГИ с детальным описанием неравновесных физико-химических процессов. Аппроксимация системы уравнений выполнена по неявной схеме второго порядка точности. Цели моделирования: (1) проверка применения численной методики для расчетов параметров высокотемпературного неравновесного потока, (2) определение роли процессов, важных для энергообмена при условиях течения в сопле, (3) получение численных значений массовых долей компонент и колебательных температур молекул вдоль сопла и на входе в рабочую часть АДТ

аэродинамические трубы, высокоэнтальпийное неравновесное течение, численное моделирование

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.2.746

Борис Евгеньевич Жестков, Александр Юрьевич Киреев, Алексей Вячеславович Зайцев, Сергей Валерьевич Чернов, Владимир Львович Юмашев

Том 19, выпуск 2, 2018 год



1. Zhestkov B., Shvedchenko V. Evaluation of materials oxidation in induction plasmatron under simulated re-entry conditions //Proceeding of the Second European Workshop on thermal protection systems. - Stuttgart, Germany, October 25 - 27, p. 204 - 215, 1995.
2. Zhestkov B.E., Ivanov D.V., Shvedchenko V.V. et al. Calculated and Experimental Flat and Wavy Surface Temperature Distributions //AIAA Paper 99-0733, 1999.
3. Жестков Б.Е., Липин А.В., Никифоров А.П. Экспериментальная база НИО-8 для решения задач газодинамики и теплообмена на больших высотах, а также других задач // Труды Всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные исследования для гиперзвуковых технологий". Изд. ЦАГИ, том 2, с. 563 - 571, 1998.
4. Башкин В.А., Егоров И.В., Жестков Б.Е., Шведченко В.В. Численное исследование поля течения и теплообмена в тракте высокотемпературной аэродинамической установки // Теплофизика высоких температур, том 46, № 5, с. 771 - 783, 2008.
5. Василевский Э.Б., Жестков Б.Е., Сахаров В.И. Численное моделирование и эксперимент на индукционном плазмотроне АДТ ВАТ-104 // Ученые записки ЦАГИ, том XLVII, №5, с.3 - 13, 2016.
6. Gupta R.N., Lee K.P. An aerothermal study of MESUR Path?nder aeroshell // AIAA Paper 94-2025, 1994.
7. Millikan R.C., White D.R. Systematics of vibrational relaxation. J. of Chemical Physics, v. 39, No 12, p. 3209 - 3213, 1963.
8. Park C. Review of chemical-kinetic problems of future NASA missions. I. Earth entries // J. of Thermophysics and Heat Transfer, v. 7, No 3, p. 385 - 398, 1999.
9. Сергиевская А.Л., Ковач Э.А., Лосев С.А. Опыт информационно-математического моделирования в физико-химической кинетике // М., Изд-во МГУ, 1995.
10. Годунов С.К. Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидродинамики // Математический сборник № 47, с. 271 - 306, 1959.
11. Колган В.П. Применение принципа минимальных значений производной к построению конечноразностных схем для расчета разрывных решений газовой динамики // Ученые записки ЦАГИ, том III, №6, с.68 - 76, 1972.
12. Harten A. High Resolution Schemes for Hyperbolic Conservation Laws // J. Comput. Phys., v. 49, p. 357 - 393, 1983.
13. Van Leer B. Towards the Ultimate Conservative Scheme. 2. Monotonicity and Conservation in a Second-Order Scheme // J. Comput. Phys., v. 14, No. 2, p. 361 - 376, 1974.
14. Ворожцов И.И., Юмашев В.Л., Об апроксимационных свойствах одной неявной разностной схемы для уравнений газовой динамики // ЖВМиМФ, том 29, №7, 1093-110, 1990.
15. Годунов С. К., Рябенький В. С. Разностные схемы // М., "Наука", 1973.
16. Шокин Ю.И., Яненко Н.Н. Метод дифференциального приближения. Применение к газовой динамике // Новосибирск, "Наука", 1985.
17. Каримов Т.Х. О некоторых итерационных методах решения нелинейных уравнений в гильбертовом пространстве // Докл. АН СССР, том 269, № 5. С. 1038 - 1046, 1983.
18. Михайлов Ю.Я., Савин И.В., Челышева И.Ф., Юмашев В.Л. Комплекс \mbox{АРГОЛА}: автоматизированный расчет гиперзвукового обтекания летательного аппарата. // М., Труды ЦАГИ, выпуск 2478, 1993.
19. Orlov I.V., Yumashev V.L. A software system for standard presentation of flow fields in computational fluid dynamics // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 91, 1379 - 1389, 1991.