Численное моделирование аэрогазодинамики элементов летательного аппарата и вихревых течений с энергоподводом

• Автор: Зудов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 362 с. : ил.

0.1 История вопроса и краткий обзор литературы
0.2 Постановка задачи
0.3 Структура работы
1 Расчет течения в воздухозаборнике
1.1 Используемые численные методы
1.2 Результаты расчетов и анализ течений в воздухозаборниках
1.2.1 Геометрия воздухозаборника
1.2.2 Исследование нерасчетных режимов воздухозаборника
1.2.3 Вычисление интегральных характеристик воздухозаборника
1.3 Обтекание двойного клина сверхзвуковым потоком газа
2 Численное моделирование течений в камере сгорания
2.1 Система уравнений для квазиодномерных реагирующих течений G4
2.2 Результаты расчетов
2.2.1 Вычисление потока в камере сгорания
для air + С2Я5ОЯ
2.2.2 Вычисление течения в камере сгорания
для смеси air + Н2
2.2.3 Вычисление задержки воспламенения
2.3 Расчет двумерного реагирующего течения ,
3 Построение контуров плоских несимметричных сопел
и исследование их характеристик
3.1 Постановка задачи о построении плоского сопла

3.2 Влияние показателя адиабаты
3.3 Влияние числа Маха на входе в сопло
4 Исследование нерасчетных режимов
плоских несимметричных сопел
4.1 Влияние нерасчетного числа Маха на свойства п.н.с
4.2 Учет реальных свойств газа в п.н.с
4.3 Влияние внешнего обдува на п.н.с
4.3.1 Основные уравнения и метод численного решения
4.3.2 Примеры тестовых расчетов
4.3.3 Характеристики сопла при истечении в неподвижную
среду
4.3.4 Влияние внешнего обдува
4.3.5 Влияние неоднородного теплоподвода на
интегральные характеристики плоского сопла
4.3.6 Некоторые способы уменьшения потерь тяги,
связанных с перерасширением
4.4 П.н.с. в системе комбинированной силовой установки
5 Исследование трехмерной структуры течения в п.н.с
5.1 Плоское несимметричное сопло с боковыми щеками
5.2 Плоское несимметричное сопло без боковых щек
5.3 Расчет трансзвукового течения в плоском сопле
5.3.1 Преобразованные уравнения сохранения
5.3.2 Разностная система уравнений
5.3.3 Вывод уравнений характеристик и условий совместности
5.3.4 Граничные условия
5.3.5 Результаты расчетов
5.4 Исследование п.н.с. в условиях обдува сверхзвуковым потоком
6 Взаимодействие продольного вихря с ударной волной
6.1 Взаимодействие продольного вихря с наклонной ударной волной
6.1.1 Постановка задачи
6.1.2 Модель вихря
6.1.3 Основные уравнения и граничные условия
6.1.4 Результаты расчетов

6.2 Взаимодействие продольного вихря с прямым скачком уплотнения
6.2.1 Линейный анализ проблемы
6.2.2 Численное моделирование взаимодействия вихря с прямым скачком уплотнения
6.3 Взаимодействие продольного вихря с поверхностью клина
7 Обтекание теплового источника сверхзвуковым потоком
7.1 Введение и постановка задачи
7.2 Сверхзвуковое обтекание стационарного энергоисточника
7.3 Влияние формы импульсно-периодического энергоисточника на развитие следа за ним
7.4 Развитие следа за энергоисточником при изменении
числа Маха набегающего потока
7.5 Сверхзвуковое обтекание тела при нестационарном подводе энергии перед ним
7.6 Взаимодействие падающей у.в. со следом от эиергоисточника
7.7 Истечение дозвуковой струи в спутный поток
7.7.1 Истечение дозвуковой струи в спутный сверхзвуковой поток . .
7.7.2 Истечение дозвуковой струи в спутный дозвуковой поток
Заключение
Список обозначений
Литература
А Приложения
Приложения
А.1 Основные уравнения и преобразования их к новым переменным
А.2 Неотражающие граничные условия
А.2.1 Неотражающие граничные условия для нереагирующих
сред
А.2.2 Неотражающие граничные условия для реагирующих сред359
1.3 Обтекание двойного клина сверхзвуковым потоком газа

па [151], [152]. В эксперименте положение зон взаимодействия ударных волн и вид взаимодействия определялись по распределению давления, теплового потока и фотографиям поля течения. В общем случае существует девять видов ударно-волновых структур, связанных с пересечением приходящих скачков [146], [138]. Первые шесть ударно-волновых структур в литературе описаны довольно подробно [146], [144]. В этих работах дано качественное описание возможной структуры потока. Приведены некоторые расчеты предельных параметров течения с использованием соотношений на ударной волне.
Имеются отдельные численные расчеты таких течений, направленные в основном на определение нагрузок на элементы конструкции [149]. Отмечено, что в таких расчетах теряются многие детали течения и очень часто невозможно установить тип взаимодействия ударных волн. И совершенно отсутствуют расчеты с несколькими точками интерференции. Из анализа литературных данных следует, что многие проблемы возникающие при интерференции стационарных газодинамических разрывов, осложненные их нерегулярным взаимодействием, до настоящего времени не получили своего необходимого решения. Поэтому требуется создание надежных и точных численных алгоритмов позволяющих адекватно описывать сложные задачи интерференции ударных волн. С использованием этих алгоритмов необходимо провести численное подтверждение классификации интерференции ударных волн, полученных экспериментально Эдни [150] и качественно исследованных в [143], [145].
В данной работе создана модификация метода Годунова, которая имеет четвертый порядок точности по пространству и третий порядок по времени. С использованием разработанной модификации метода Годунова, на примере простого геометрического тела, имеющего форму двойного клина, получено четыре из шести типов взаимодействия ударных волн, классифицированных согласно схеме Эдни. С использованием ударных поляр проведен анализ некоторых полученных конфигураций.
Аналитические соотношения. Рассмотрим схему взаимодействия двух ударных волн генерируемых двойным клином. В случае если течение до и после взаимодействия двух ударных волн остается сверхзвуковым, то возможны две различные структуры течения за пересекающимися ударными волнами. В зависимости от числа Маха набегающего потока и углов наклона клиньев возможны различные газодинамические картины взаимодействия. На рис. 1.4 показаны две возможные картины взаимодействия. Общими для