Численное моделирование управления потоком с помощью теплового импульса при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с каверной в условиях аэродинамического гистерезиса
Numerical simulation of flow control by a heat pulse under aerodynamic hysteresis in supersonic flow over an axisymmetric body with annular cavity
A numerical simulation of flow control by an artificial heat actuator is presented. Investigation is performed for supersonic flow over an axisymmetric annular cavity under aerodynamic hysteresis conditions. The simulation is carried out using the FlowVision computational software package. The comparison of results of numerical simulation and experimental values is performed. The influence of position, power and width of heat pulse on the gas flow is studied.
Представлены результаты численного моделирования управления потоком с помощью искусственного теплового источника при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с кольцевой каверной на режиме гистерезиса. Моделирование выполнено с использованием программного комплекса FlowVision. Исследовано влияние местоположения, мощности и длительности действия теплового источника на перестройку результирующего течения.
управление потоком, сверхзвуковой поток, кольцевая каверна, гистерезис, численное моделирование
1. White E.B., Ergin F.G. Receptivity and Transient Growth of Roughness-Induced Disturbances // AIAA. 2003-4243. PP 1-11. 2. Hamed A., Das K., Basu D. Numerical Simulations of Fluidic Control for Transonic Cavity Flows // 42-ndAIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit: Book of abstracts. - January 5-8, 2004. 3. Знаменская И. А., Латфуллин Д. Ф., Мурсенкова И. В. Ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое при инициировании импульсного поверхностного разряда // Письма в "Журнал технической физики". 2008. Т. 34, № 15. С. 75–80. 4. Аульченко С.М., Замураев В.П., Знаменская И.А., и др. О возможности управления трансзвуковым обтеканием профилей с помощью подвода энергии на основе наносекундного разряда типа “плазменный лист"// Журнал технической физики. 2009. T.79. №3. С. 17–27. 5. Аксенов В.С., Голуб В.В., С.А. Губин, и др. Сверхзвуковое обтекание воздухом профиля крыла при инициировании скользящего разряда на его поверхности // Плазменная аэродинамика в сверхзвуковом потоке газа. 2010. № 1 (дополнительный). С. 93-101. 6. Георгиевский П.Ю., Левин В.А. Сверхзвуковое обтекание тел при наличии внешних источников тепловыделения // Письма в "Журнал технической физики". 1988. Т. 14. No 8. С. 684. 7. Георгиевский П. Ю., Левин В. А. Управление обтеканием различных тел с помощью локализованного подвода энергии в сверхзвуковой набегающий поток // Изв. РАН. МЖГ. 2003. № 5. С. 154–167. 8. Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н. и др. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использованием мощного оптического пульсирующего разряда // Доклады РАН. 1996. Т. 351. № 3. С. 339-340. 9. Гувернюк С. В., Самойлов А. Б. Об управлении сверхзвуковым обтеканием тел с помощью пульсирующего теплового источника // Письма в "Журнал технической физики". 1997. Т. 23, № 9. С. 1–8. 10. Георгиевский П. Ю., Левин В. А. Режимы сверхзвукового обтекания тел в условиях энерговклада различной геометрической конфигурации в набегающий поток // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48, № 1 (приложение). С. 77–84. 11. Guvernyuk S.V. Comparison of energetic and dynamic devices of non-uniformity formation in the supersonic flow around a blunt body / Proc. of the 3rd Workshop on Magneto-Plasma Aerodynamics in Aerospace Applications. — Moscow. IVTAN. 2001. P. 226–231. https://istina.msu.ru/publications/article/8306359/ 12. Гувернюк С.В., Синявин А.А. Об управлении гистерезисом сверхзвукового обтекания прямоугольной каверны с помощью теплового импульса / Успехи механики сплошных сред: к 70-летию академика В.А. Левина: сб. науч. тр. – Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 196-203. https://istina.msu.ru/publications/article/214241/ 13. Калугин А.И., Луценко А.Ю., Столярова Е.Г. Гистерезисные явления при обтекании затупленных тел в трансзвуковом потоке // Космонавтика и ракетостроение. 2009. Вып. 1 (54). С. 79-93. 14. Гужавин А.И., Коробов Я.П. О гистерезисе сверхзвуковых отрывных течений // Изв. АН СССР. МЖГ. 1984. №2. С. 116-125. 15. Charwat A.F., Roos J.N., Dewey F.C., Hitz J.A. An investigation of separated flows. Part I: The pressure field // J. Aerosp. Sci. 1961. V. 28, № 6, P. 457−470. https://doi.org/10.2514/8.9037 16. Charwat A.F., Roos J.N., Dewey F.C., Hitz J.A. An investigation of separated flows. Part II: Flow in the cavity and heat transfer // J. Aerosp. Sci. 1961. V. 28, № 6, P. 513−527. https://doi.org/10.2514/8.9099 17. Stalling R. L., Wilcox F. J. Experimental Cavity Pressure Distribution at Supersonic Speeds // NASA TP 2683. 1987. 18. Zhang J., Morishita E., Okunuki T., Itoh H. Experimental investigation on the mechanism of flow-type changes in supersonic cavity flows // Trans. Jpn. Soc. Aeronaut. Space Sci. 2002. V. 45, № 149, 170–179. https://doi.org/10.2322/tjsass.45.170. 19. Чжен П. Отрывные течения. Том II. М.: Мир, 1973. 280 с. 20. Швец А.И. Исследование течения в цилиндрическом вырезе на осесимметричном теле при сверхзвуковом обтекании // Изв. РАН. МЖГ. 2002. №1. С. 123-131. 21. Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М., Швец А.И. Экспериментальное исследование трехмерного сверхзвукового обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 4. С. 136–142. DOI: 10.1134/S0015462814040140 22. Гувернюк С. В., Зубков А. Ф., Симоненко М. М. Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания осесимметричной кольцевой каверны // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89. № 3. С. 670–679. DOI: 10.1007/s10891-016-1426-4 23. Гувернюк С. В., Зубков А. Ф., Симоненко М. М. О сверхзвуковом обтекании кольцевых каверн под углом атаки // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19. Вып. 1. . http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-1/articles/734/ 24. Mohri K., Hillier R. Computational and experimental study of supersonic flow over axisymmetric cavities // Shock Waves. 2011. Vol. 21. P. 175-191. https://doi.org/10.1007/s00193-011-0312-4 25. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В., Тарасевич А.Г. Численное моделирование обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2015. Т. 16. Вып. 2. С.1-10. http://chemphys.edu.ru/issues/2015-16-2/articles/583/ 26. Ivanov I.E., Kryukov I.A., Larina E.V., Glushko G.S. Turbulent flow over an axisymmetric body with annular cavity // Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 815. № 1. P. 1–8. 27. Шишаева А. С., Симоненко М. М., Гувернюк С. В., Аксенов А. А. Численное моделирование аэродинамического гистерезиса при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с каверной в программном комплексе FlowVision // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2017. Т. 18, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-1/articles/696/. 28. Жлуктов С.В., Аксенов А.А., Харченко С.А., и др. Моделирование отрывных течений в программном комплексе FlowVision-HPC//Вычислительные методы и программирование, 2010, Т. 11, № 2, С. 76-87. http://num-meth.srcc.msu.ru/zhurnal/tom_2010/pdf/v11r128.pdf 29. Aksenov A., Dyadkin A., Pokhilko V. Overcoming of barrier between CAD and CFD by modified finite volume method // ASME-PUBLICATIONS-PVP, 1998. V.337, P.79-83.