Оценка конвективного нагрева поверхности волнолета с использованием метода эффективной длины


Просмотр статьи
PDF, 6,6 МБ

Waverider Surface Heating Estimation by Effective Length Technique

The study is devoted to the investigation of applying the approximate effective length method to solving the problem of the waverider convective heating determining. The re-sults obtained are in satisfactory agreement with the experimental data. At the same time, it is shown that the heat flux essentially depends on the features of the mentioned meth-od implementation.

waveriders, convective heating, effective length, streamlines, surface curvature

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.22.6.975


Том 22, выпуск 6, 2021 год



В данной работе исследуется возможность применения приближенного метода эффективной длины к решению задачи определения конвективного нагрева поверхности пространственной конфигурации высокоскоростного летательного аппарата – волнолета. Полученные результаты находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными. При этом показано, что тепловой поток существенно зависит от особенностей реализации упомянутого метода.

волнолет, конвективный тепловой поток, эффективная длина, линия тока, радиус кривизны

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.22.6.975


Том 22, выпуск 6, 2021 год



1. Lees, L. (1956). Laminar Heat Transfer Over Blunt-Nosed Bodies at Hypersonic Flight Speeds. Journal of Jet Propulsion, 26(4), 259–269. https://doi:10.2514/8.6977
2. Авдуевский В. С. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике //М.: Машиностроение. – 1992. – Т. 528.
3. Землянский Б. А. и др. Конвективный теплообмен летательных аппаратов. – 2014.
4. Hamilton H., Weilmuenster J., DeJarnette F. Improved approximate method for computing convective heating on hypersonic vehicles using unstructured grids // 9th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference, AIAA Paper 2006-3394. – 2006. – С. 3394.
5. Hamilton H. H., Weilmuenster K. J., DeJarnette F. Approximate method for computing lami-nar and turbulent convective heating on hypersonic vehicles using unstructured grids //41st AIAA thermophysics conference, AIAA Paper 2009-4310 . – 2009. – С. 4310.
6. Zhao J., Li S. Improved approximate method for computing convective heating on hyperson-ic vehicles // Journal of Aerospace Engineering. – 2018. – Т. 31. – №. 5. – С. 04018051.
7. Журин С. В. Методика численного моделирования конвективного теплообмена на телах сложной формы с использованием метода эффективной длины: дис. – ,МФТИ,–М, 2009.
8. Кузенов В. В., Дикалюк А. С. Реализация приближенного метода расчета конвективного теплообмена вблизи поверхности ГЛА сложной геометрической формы//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2017. Т.18, вып. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-2/articles/689/
9. Drayna T., Nompelis I., Candler G. Numerical Simulation of the AEDC Waverider at Mach 8 //25th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, AIAA Paper 2006-2816. – 2006. – С. 2816.
10. Kammeyer M. E., Gillum M. J. Design Validation Tests on a Realistic Hypersonic Waverider at Mach 10, 14, and 16.5 in the Naval Surface Warfare Center Hypervelocity Wind Tunnel No. 9. – NAVAL SURFACE WARFARE CENTER DAHLGREN DIV SILVER SPRING MD, 1994.
11. Liu T., Campbell B., Sullivan J. Remote surface temperature and heat transfer mapping for a waverider model at Mach 10 using fluorescent paint // 25th Plasmadynamics and Lasers Con-ference, AIAA 94-2484. – 1994. – С. 2484.
12. Liu T. et al. Heat transfer measurement on a waverider at Mach 10 using fluorescent paint //Journal of Thermophysics and Heat transfer. – 1995. – Т. 9. – №. 4. – С. 605-611.
13. Norris J. Mach 8 high Reynolds number static stability capability extension using a hyperson-ic waverider at AEDC tunnel 9 // 25th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference. – 2006. – С. 2815.
14. Яцухно Д. С. Численное моделирование аэродинамики волнолетов, построенных на скачках уплотнения различной формы//Физико-химическая кинетика в газовой динами-ке. 2020. Т.21, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2020-21-1/articles/881/
15. Surzhikov S.T. Validation of computational code UST3D by the example of experimental aerodynamic data // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 815. No 12023 https://doi.org/10.1088/1742-6596/815/1/012023
16. Surzhikov S.T. Comparative Analysis of the Results of Aerodynamic Calculation of a Spher-ical Blunted Cone on a Structured and Unstructured Grid // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1250. No 012007 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1250/1/012007
17. 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
18. Сильвестров П.В., Суржиков С.Т. Расчет аэротермодинамики высокоскоростного лета-тельного аппарата X-43 с использованием компьютерных кодов UST3D и UST3D-AUSMPW // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. том 20, выпуск 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/865
19. 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. http://chemphys.edu.ru/issues/2020-21-1/articles/900
20. Shon S., Lee S., Lee K. Smooth cutting pattern generation technique for membrane structures using geodesic line on subplane and spline interpolation // Journal of Central South Universi-ty. – 2013. – Т. 20. – №. 11. – С. 3131-3141.
21. Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А., Федорук М.П. Численное моделирование методами ча-стиц в ячейках Рос. акад. наук, Сиб. Отд-ние, Ин-т выч. технологий, Новосиб. гос. ун-т. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. – 360 с.
22. Gatzke T. D., Grimm C. M. Estimating curvature on triangular meshes //International journal of shape modeling. – 2006. – Т. 12. – №. 01. – С. 1-28.
23. Rusinkiewicz S. Estimating curvatures and their derivatives on triangle meshes //Proceedings. 2nd International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission, 2004. 3DPVT 2004. – IEEE, 2004. – С. 486-493.
24. Petitjean S. A survey of methods for recovering quadrics in triangle meshes //ACM Compu-ting Surveys (CSUR). – 2002. – Т. 34. – №. 2. – С. 211-262.
25. Theisel H. et al. Normal based estimation of the curvature tensor for triangular meshes //12th Pacific Conference on Computer Graphics and Applications, 2004. PG 2004. Proceedings. – IEEE, 2004. – С. 288-297.