Численное моделирование обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной


Просмотр статьи
PDF, 1,1 МБ

Numerical simulation of flow over axisymmetric body with annular cavity

In this paper the numerical simulation of turbulent viscous gas flows in axisymmetric cavities was performed. The influence of the relative length of the cavity on the flow structure in a cavity was numerically investigated in the case of supersonic flow over the body with a cavity. The open or closed type of the flow was obtained depending on the relative length of the cavity. Comparison with experimental data [9,10,13] shows good agreement of obtained results with the experiment. The phenomenon of gas-dynamic hysteresis for the implementation the type of flow (open - closed) experimentally studied in [10] was numerically reproduced. It has been shown that exper-imental conditions [13] also may cause this type of hysteresis.

axisymmetrical cavity, open or closed flow type, hysteresis

Игорь Эдуардович Иванов, Игорь Анатольевич Крюков, Елена Владимировна Ларина, Александр Тарасевич

Том 16, выпуск 2, 2015 год



В данной работе проведено численное моделирование турбулентных течений вязкого газа в осесимметричных кавернах. Численно исследовалось влияние относительной длины кавер-ны на структуру течения в каверне в случае сверхзвукового обтекания тела с каверной. В зависимости от относительной длины каверны получены открытый или закрытый тип тече-ния. Сравнение с экспериментальными данными [9,10,13] показывает вполне удовлетвори-тельное согласие полученных результатов с экспериментом. Численно воспроизведено яв-ление газодинамического гистерезиса по реализации типа течения (открытое - закрытое), экспериментально изученное в [10]. Показано, что для условий работы [13] тоже возможно возникновение данного вида гистерезиса.

осесимметричная каверна, открытый или закрытый тип течения, гистерезис

Игорь Эдуардович Иванов, Игорь Анатольевич Крюков, Елена Владимировна Ларина, Александр Тарасевич

Том 16, выпуск 2, 2015 год



1. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Метод расчета турбулентных сверхзвуковых течений // Математическое моделирование. 2009. Т. 21 № 12. С.103121.
2. Иванов И.Э., Кpюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка для расчета внутренних и струйных течений невязкого газа // Математическое моделирование РАН, 1996, 8, 6, C.4755.
3. Крюков И.А. Расчет сверхзвуковых турбулентных течений // Вестник Московского авиационного института, 2009, 16, 2, C.101108.
4. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Моделирование турбулентности в сверхзвуковых струйных течениях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Т. 9. 8c. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/142/
5. Иванов И.Э., Крюков И. А., Ларина Е.В. Численное моделирование взаимодействия ударных волн с пограничными слоями для течения в угле сжатия // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т.14, вып. 4. 7c. http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/424/
6. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В. Численное исследование высокоскоростного течения вязкого газа в воздухозаборниках // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып. 4. 10c. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-4/articles/240/
7. Lawson S.J., Barakos G.N. Review of numerical simulations for high-speed, turbulent cavity flows. Progress in Aerospace Sciences, V.47, 2011, Pp. 186–216.
8. Котов М.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Исследование ударно-волновых процессов обтекания клиновидных моделей с кавернами в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып. 3. 5c. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-3/articles/223/
9. Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М., Швец А.И. Экспериментальное исследование трехмерного сверхзвукового обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2014. №4. C. 136142.
10. Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М. О наблюдении аэродинамического гистерезиса при сверхзвуковом обтекании кольцевой каверны на осесимметричном теле // Успехи механики сплошных сред. 2013. C. 19.
11. Лаврухин Г.Н., Попович К.Ф. Аэрогазодинамика реактивных сопел. Том 2 (обтекание донных уступов потоком газа) М:, ФИЗМАТЛИТ. 2009, 312 с.
12. Зубков А.И., Гаранин А.Ф., Сафронов В.Ф., Сухановская Л.Д., Третьяков П.К., Сверхзвуковое обтекание осесимметричных тел при горении в передних и донных зонах отрыва // Теплофизика и аэромеханика, 2005, Т. 12, № 1.
13. Mohri K., Hillier R. Computational and experimental study of supersonic flow over axisymmetric cavities // Shock Waves. 2011. Vol. 21. Pp. 175191.
14. Sinha J. Studies on the Transition of the Flow Oscillations over an Axisymmetric Open Cavity Model // Advances in Aerospace Science and Applications. Vol. 3. №2. 2013. Pp.8390.
15. Луцкий А.Е., Меньшов И.С., Ханхасаева Я.В. Использование метода свободной границы для решения задач обтекания движущихся тел // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2014. № 93. 16 с.