Three-dimensional modeling of heat
balance on the example of an experimental aircraft HIFiRE-1
In this paper, we consider the solution of the spatial problem of the heat balance of a high-speed experimental aircraft, taking into account a heterogeneous combination of materials and their compositions. To solve this problem, a virtual geometry model of the HIFiRE-1 aircraft was used in the form of a blunt cone turning into a cylinder. The problem was solved using the Thermal Conductivity 3D (TC3D) computer code, which is based on the heat conduction equation related to second-order parabolic type equations.
В данной работе рассматривается решение пространственной задачи теплового баланса высокоскоростного экспериментального летательного аппарата с учетом разнородного сочетания материалов и их композиций. Для решения этой задачи использовалась виртуальная модель геометрии летательного аппарата HIFiRE-1 в виде затупленного конуса, переходящего в цилиндр. Задача решалась с использованием компьютерного кода Thermal Conductivity 3D (TC3D), в основу которого положено уравнение теплопроводности, относящееся к уравнениям параболического типа второго порядка.
1. Электронный ресурс DOI: http://www/cubrc.org/index.php/page/publications 2. Surzhikov S. T. Calculation analysis of the experimental data of HIFiRE-I using the computer code NERAT-2D//2018 J. Phys.: Conf. Ser., 2018, vol. 1009, art. 012001. DOI: http://doi.org/10.1088/1742-6596-1009/1/012001 3. Суржиков С.Т. Компьютерная аэрофизика спускаемых космических аппаратов. Двумерные модели. М., Физматлит, 2018. 4. Корюков И.А., Рыбаков А.Н. Решение пространственной задачи теплового баланса высокоскоростного летательного аппарата // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2021. Т.22, вып. 2. DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.22.2.926 5. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. Москва, издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2004. 6. Kimmel R.L., Adamczak D., Gaitonde D., Rougeux A. and Hayes J.R. HIFiRE-1 Boundary Layer Transition Experiment Design//45th AIAA Aerospace Sc. Meeting and Exhibit, 2007. AIAA 2007-534. DOI: http://doi.org/10.2514/6.2007-534 7. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. Изд.- во. «Металлургия», 1989г. 8. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967г. – 474с. 9. Авиационные материалы: справочник в 13-ти томах. – 7-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.Н. Каблова. – М.: ВИАМ, 2018, 248 с. 10. Сильвестров П.В., Суржиков С.Т. Численное моделирование наземного эксперимента HIFiRE-1//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2020, №3, с.29-46. DOI: http://doi.org/10.18698/0236-3941-2020-3-29-46. 11. Surzhikov S. T. Validation of computational code UST3D by the example of experimental aerodynamic data//J. Phys.: Conf. Ser., 2017, vol. 815, art. 012023. DOI: http://doi.org/10.1088/1742-6596/815/1/012023 12. Сильвестров П. В., Суржиков С. Т. Расчет аэротермодинамики высокоскоростного летательного аппарата X-43 с использованием компьютерных кодов UST3D и UST3D-AUSMPW//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т.20, вып. 4. DOI: http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/865/ 13. Суржиков С. Т. Численная интерпретация экспериментальных данных по аэродинамике модели HB-2 с использованием компьютерных кодов USTFEN и PERAT-3D // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2020. Т.21, вып. 1. DOI: http:// chemphys.edu.ru/issues/2020-21-1/articles/900/ 14. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. Изд. 5-е, стереотипное, учебное пособие для высших учебных заведений, Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», М., 1977, 736 с.
