Численная интерпретация экспериментальных данных по аэродинамике модели HB-2 с использованием компьютерных кодов USTFEN и PERAT-3D


Просмотр статьи
PDF, 6,2 МБ

Numerical Interpretation of Experimental Data on Aerodynamics of the HB-2 Model Using Computer Codes USTFEN and PERAT-3D

The results of validation and cross-verification of two computer codes intended for spatial calculations of supersonic flow of perfect viscous and heat-conducting gas around bodies of complex geometry are presented. We used two in-home computer codes designed for the numerical integration of the Navier − Stokes and Euler equations on tetrahedral unstructured and multi-block structured computational grids. The government relations underlying both codes are analyzed in detail and the features of their use in numerical implementation are discussed.

hypersonic flow, validation of an author's computer codes

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.900


Том 21, выпуск 1, 2020 год



Представлены результаты валидации и перекрестной верификации двух авторских компьютерных кодов, предназначенных для пространственных расчетов обтекания тел сложной геометрии сверхзвуковыми потоками совершенного вязкого и теплопроводного газа. Использовались два авторских компьютерных кода, предназначенных для численного интегрирования уравнений Навье − Стокса и Эйлера на тетраэдральных неструктурированных и многоблочных структурированных расчетных сетках. Подробно анализируются расчетные соотношения, положенные в основу обоих кодов и обсуждаются особенности их использования при численной реализации.

гиперзвуковые течения, валидация компьютерных кодов

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.900


Том 21, выпуск 1, 2020 год



1. Kimmel R.L., Adamczak D., and Brisbane DSTO-AVD Team HIFire-1 Preliminary Aerothermodynamic Experiments 2011 AIAA 2011-3413
2. Stanfield S.A., Kimmel R., and Adamczak D. 2012 HIFiRE-1 Data Analysis: Boundary Layer Transition Experiment During Reentry 2012 AIAA 2012-1087
3. Wadhams T., Mundy E., MacLean M., Holden M. Ground Test Studies of the HIFire-1 Transition Experiment. Part 1: Experimental Results. 2008 J. of Spacecraft and Rockets. Vol.45. No.5. pp.1134−1148.
4. MacLean M., Wadhams T., Holden M., Hohnson H. Ground Test Studies of the HIFire-1 Transition Experiment. Part 2: Computational Analysis. 2008 J. of Spacecraft and Rockets. Vol.45. No.5. pp. 1149−1164.
5. Holden M.S., Wadhams T.P., Harvey J.K., Candler G.V. Comparison between Measurements in Regions of Laminar Shock Wave Boundary Layer Interaction in Hypersonic Flows with Navier − Stokes and DSMC Solutions. RTO-TR-AVT-007-03.
6. Candler G.V., Nompelis I., Druguet M.-C., Holden M.S., Wadhams T.P., Boyd I.D. CFD Validation for Hypersonic Flight: Hypersonic Double-Cone Flow Simulation. AIAA 2002-0581. 14 p.
7. MacLean M., Holden M. Validation and Comparison of WIND and DPLR Results for Hypersonic, Laminar Problems. AIAA 2004-0529. 17 p.
8. Moss J.N., Olejniczak J. Shock-Wave/Boundary-Layer Interactions in Hypersonic Low Density Flows. AIAA 98-2668. 19 p.
9. Wright M.J., Sinha K., Olejniczak J., Candler G.V. Numerical and Experimental Investigation of Double-Cone Shock Interactions. AIAA Journal. 2000. Vol.38. No.12. pp. 2268−2276.
10. Harvey J.K., Holden M.S., Wadhams T.P. Code Validation Study of Laminar Shock/Boundary Layer and Shock/Shock Interactions in Hypersonic Flow. AIAA 2001-1031. 27 p.
11. Боровой В.Я., Егоров И.В., Скуратов А.С., Струминская И.В. Ламинарный теплообмен острых и притупленных пластин в гиперзвуковом потоке воздуха//Изв. РАН МЖГ. 2005. №1. С.168−180.
12. Surzhikov S.T. Validatuion of computational code UST3D by the example of experimental aerodynamic data. Journal Phys.: Conf. Ser. Journal of Physics Conference Series 815(1):012023. 2017. DOI: 10.1088/1742-6596/815/1/012023
13. Surzhikov S.T. Comparative Analysis of the Results of Aerodynamic Calculation of a Spherical Blunted Cone on a Structured and Unstructured Grid// IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 1250 (2019) 012007 doi:10.1088/1742-6596/1250/1/012007
14. Суржиков С.Т. Радиационная газовая динамика спускаемых космических аппаратов. Многотем¬пературные модели. М.: ИПМех РАН. 2013. 706 с.
15. Суржиков С.Т. Пространственная задача радиационной газовой линамики командного модуля Аполлон-4 при сверхорбитальном входе в атмосферу// Изв. РАН МЖГ, 2018, №2, С.149−160.
16. Суржиков С.Т. Анализ экспериментальных данных по конвективному нагреву модели марсианского спускаемого аппарата с использованием алгебраических моделей турбулентности // Изв. РАН МЖГ, 2019, №6, С.129−140.
17. Surzhikov S.T. Calculation analysis of the experimental data of HIFiRE-I using the computer code NERAT-2D IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1009 (2018) 012001 doi :10.1088/1742-6596/1009/1/012001
18. Суржиков С.Т. Численное моделирование ударно-волнового взаимодействия с ламинарным пограничным слоем при гиперзвуковом обтекании моделей с изломом образующей//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т. 20, вып. 4.http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/892/
19. Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. Применение метода расщепления по физическим процессам для расчета гиперзвукового обтекания пространственной модели летательного аппарата сложной формы// ТВТ. 2013. Т.51. №6. С.897−911.
20. Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. Расчет гиперзвукового обтекания тел сложной формы на неструктурированных тетраэдральных сетках с использованием схемы AUSM// ТВТ. 2014. Т. 52. № 2. С.283−293.
21. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 391 с.
22. Марчук Г.И. Методы расщепления. М.: Наука,1988. 263 с.
23. Ковеня В.М., Яненко Н.Н. Метод расщепления в задачах газовой динамики// Новосибирск: Наука, 1981. 304 с.
24. Крючкова А.С. Моделирование сверхзвукового обтекания баллистических моделей в программном коде UST3D//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19, вып. 4.http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-4/articles/783/
25. Яцухно Д.С. Численное моделирование аэродинамики волнолетов построенных на скачках уплотнения различной формы//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2020. Т. 21, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2020-21-1/articles/881/
26. Сильвестров П.В., Суржиков С.Т. Расчет аэротермодинамики высокоскоростного летательного аппаратаX-43 с использованием компьютерных кодов UST3D и UST3D-AUSMPW//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т. 20, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/865/
27. YatsukhnoD.S.ComputationalstudyofthewaverideraerothermodynamicsbytheUST3Dcomputercode // J.ofPhysics: ConferenceSeries. 2018. Vol. 1009. No. 012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1009/1/012002
28. Яцухно Д.С., Суржиков С.Т. Метод расщепления по физическим процессам в задаче моделирования обтекания перспективного высокоскоростного летательного аппарата//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2018. № 1. С. 20−33.
29. ЗининК.М., ПанасенкоА.В., СуржиковС.Т. Валидация компьютерногокодаUST3DнапримерерасчетааэродинамическиххарактеристиклетательногоаппаратаX–34 при различных параметрах//Физико-химическаякинетикавгазовойдинамике.2019.Т. 20, вып. 4.http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/882/
30. Gray J.D., Lindsay J.J. Force tests of standard hypervelocity ballistic models HB-l and HB-2 at Mach 1.5 to 10//AEDC-TDR S3 -137. 1963.
31. Будник А.П., Алексеева И.В., Сипачев А.В. Частное сообщение. Август 2010 г.