Особенности неравновесного гиперзвукового течения воздуха в окрестности сферического затупления


Просмотр статьи
PDF, 4,5 МБ

Non-equilibrium high speed air flow over spherical blunt bodies

Based on two-dimensional full Navier ‒ Stokes equations the flow about stagnation point of spherically blunted body at hypersonic flight in the atmosphere of the Earth is investigated. The problem is being solved taking into account non-equilibrium physical-chemical processes (vibration relaxation, vibration-dissociation coupling, dissociation, chemical reactions, ionization). Convective heat fluxes at the stagnation point are compared to ones obtained using simplified engineering technique

non-equilibrium high temperature air, heat flux, numerical simulation, physical- chemical processes

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.1.803


Том 20, выпуск 1, 2019 год



На основе полных уравнений Навье – Стокса исследуется течение в окрестности точки торможения при гиперзвуковом движении сферически затупленного аппарата в атмосфере Земли. Задача решается с учетом неравновесного протекания физико- химических процессов (колебательная релаксация, колебательно-диссоциационное взаимодействие, диссоциация, химические реакции, ионизация) в двумерной постановке с помощью разработанного в ЦАГИ программного комплекса HSFlow (High Speed Flow)

высокоэнтальпийное неравновесное течение, тепловой поток, численное моделирование, физико-химические процессы

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.1.803


Том 20, выпуск 1, 2019 год



1. Gnoffo P.A., Gupta R.N., Shinn J.L. Conservation Equations and Physical Models for Hypersonic Air Flows in Thermal and Chemical Nonequilibrium. //NASA TP 2867, February 1989
2. Суржиков С.Т. Расчет обтекания модели космического аппарата MSRO с использованием кодов NERAT-2D и NERAT -3D//Физико-химические процессы в газовой динамике. 2010. Том 10. www.chemphys.edu.ru/pdf/2010-01-12-003.pdf
3. Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. Поле течения около космического аппарата FIRE II под углом атаки. //Физико-химические процессы в газовой динамике. 2010. Том 10. www.chemphys.edu.ru/pdf/2010-01-12-020.pdf
4. Millikan R.C., White D.R. Systematics of vibrational relaxation. //J. of Chemical Physics, V. 39, No 12, 1963, pp. 3209‒3213.
5. Park C. Review of chemical-kinetic problems of future NASA missions. I. Earth entries.// J. of Thermophysics and Heat Transfer, V. 7, No 3, 1999, pp. 385‒398.
6. Сергиевская А.Л., Ковач Э.А., Лосев С.А. Опыт информационно-математического моделирования в физико-химической кинетике. М.: Изд-во МГУ, 1995.
7. Егоров И.В., Новиков А.В. Прямое численное моделирование ламинарно-турбулентного обтекания плоской пластины при гиперзвуковых скоростях потока. //ЖВММФ, Т. 56, N 6, С. 1064–1081, 2016.
8. Годунов С.К. Конечно-разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений газовой динамики // Матем. сборник. 1959. Т. 47. С. 271–291.
9. Годунов С.К., Забродин А.В., Прокопов Г.П. //Разностная схема для двумерных нестационар¬ных задач газовой динамики и расчет обтекания с отошедшей ударной волной.// ЖВММФ, 1:6 (1961), C. 1020–1050
10. Roe P.L. Approximate Reimann solvers, parameter vectors, and difference schemes // J. Comp. Phys. 1981. V. 43. Pp. 357–372.
11. Колган В.П. Применение принципа минимальных значений производной к построению конеч¬норазностных схем для расчета разрывных решений газовой динамики // Учёные записки ЦАГИ. 1972. Т. 3. № 6. С. 68–77.
12. Harten A. High resolution schemes for hyperbolic conservation laws // Journal of Computational Physics. 1983. V. 49. Pp. 357–372.
13. Иванов М.Я., Крупа В.Г., Нигматуллин Р.З. Неявная схема С.К. Годунова повышенной точ¬ности для интегрирования уравнений Навье – Стокса // ЖВММФ. 1989. Т. 29. № 6. С. 888–901.
14. Каримов Т.Х. О некоторых итерационных методах решения нелинейных уравнений в гильбертовом пространстве // Докл. АН СССР. 1983. Т. 269. № 5. С. 1038–1046.
15. Saad Y., Shultz M.H. GMRes: a generalized minimal residual algorithm for solving non-symmetric linear systems // SIAM J. Scient. and Statist. Comp. 1986. V. 7. № 3. Pp. 856–869.
16. Бабаев И.Ю., Башкин В.А., Егоров И.В. Численное решение уравнений Навье – Стокса с использованием итерационных методов вариационного типа // ЖВММФ. 1994. Т. 34. № 11. С. 1693–1703.
17. Tauber M. A Review of High-Speed Convective, Heat-Transfer Computation Methods, //NASA TP 2914, 1989.
18. Kolodziej P. Aerothermal Performance Constraints for Hypervelocity Small Radius Unswept Leading Edges and Nosetips, //NASA TM 112204, 1997.
19. Cuda V., Jr, Moss J.N. Direct Simulation of Hypersonic Flows Over Blunt Slender Bodies, //AIAA Paper -86-1348, 1986