Неустойчивости и контактно-вихревые структуры в задачах сверхзвукового обтекания с внешними источниками энергии

• Автор: Азарова, Ольга Алексеевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 385 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы
Глава 2. Численные методы
2.1 Комплексно консервативные разностные схемы на
минимальном шаблоне для систем уравнений Эйлера
2.2 Комплексно консервативные разностные схемы на
минимальном шаблоне для систем уравнений Навье-Стокса
2.3 Модификации схем в области границ и оси симметрии
2.3.1. Постановка граничных условий на горизонтальной границе
2.3.2. Постановка граничных условий на вертикальной границе
2.3.3. Постановка граничных условий в угловых точках торца
2.3.4. Постановка граничных условий на оси симметрии
2.3.5. Расчет границ клиновидных тел и конусов
2.4. Модификации схем на подвижных сетках и дополнение алгоритмами выделения разрывов
2.4.1. Комплексно консервативные разностные схемы
на подвижной сетке
2.4.2. Дополнение схем алгоритмами выделения разрывов
2.5. Тестирование и отладка алгоритмов
2.5.1. Уравнение переноса (Бюргерса)
2.5.2. Движение разрывов по постоянному фону
2.5.3. Движение разрывов по переменному фону
2.5.4. Описание вариантов тестирования
разработанных алгоритмов
2.6. Основные результаты, полученные в Главе

Глава 3. Неустойчивости и контактно-вихревые структуры в передних отрывных областях в задачах обтекания
с внешними источниками энергии
3.1. Взаимодействие бесконечного разогретого разреженного
канала с цилиндрическим ударным слоем
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Тестирование алгоритмов в приложении к
рассматриваемым задачам
3.1.3. Детали структуры потока при взаимодействии разогретого разреженного канала с цилиндрическим ударным
слоем (М=1.89, ар=0.5)
3.1.4. Особенности структуры обтекания для тонких каналов
3.1.5. Динамика течения для набегающего сверхзвукового
потока с числом Маха М=
3.1.6. Динамика течения для более разреженных
каналов (М=1.89)
3.2. Генерация неустойчивостей Рихтмайера-Мешкова и
исследование стратифицированных вихрей
3.2.1. Зарождение неустойчивостей контактных разрывов Рихтмайера-Мешкова. Бароклинный характер неустойчивости
3.2.2. Воздействие вихря на аэродинамическое сопротивление

3.2.3. Генерация вихрей для различных входных параметров сверхзвукового потока
3.2.4. Исследование тороидальных стратифицированных вихрей
3.2.5. Сравнение численных и экспериментальных мгновенных характеристик вихревых структур
3.2.6. О влиянии физической диссипации на формирование контактно-вихревых структур

3.3. Генерация неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца и
анализ дорожек стохастически зарождающихся вихрей
3.3.1. Механизм зарождения неустойчивостей
Кельвина-Г ельмгольца
3.3.2. Численный анализ дорожек зарождающихся вихрей
3.3.3. Воздействие вихревых структур на определяющие
параметры сверхзвукового обтекания
3.3.4. Механизм кумуляции ударных волн, вызванных воздействием вихрей на торец
3.3.5. Генерация вторичных неустойчивостей
Кельвина-Г ельмгольца
3.3.6. Сравнение расчетов на сетках с различным числом узлов
3.4. Элементы управления потоком за счет формирования контактно-вихревых структур
3.4.1. Механизм уменьшения силы сопротивления торца при симметричном расположении канала источника ограниченной длины
3.4.2. Механизм повышения силы сопротивления торца (“heat piston” effect) при асимметричном расположении
канала источника ограниченной длины
3.4.3. Воздействие симметрично расположенного
источника энергии на обтекание заостренных тел
3.4.4. Проверка расчета скорости роста предвестника на основе автомодельной задачи Римана
3.5. Основные результаты, полученные в Главе
Глава 4. Пульсационные течения в задачах обтекания с внешними источниками энергии
4.1. Механизм пульсаций при обтекании затупленного тела
4.1.1. Механизм первой пульсации головной ударной волны и падения силы сопротивления торца

сотрудниками Вычислительного центра РАН в отделах академика О.М. Белоцерковского [Белоцерковский и др., 1966] и проф. Ю.Д. Шмыглевского [.Шмыглевский, 1999]. Сверхзвуковые потоки детально исследованы также в монографиях [Кочин и др., 1963], [Липман, Рошко, 1960]. Течения газа с большими сверхзвуковыми скоростями исследовались академиком Г.Г. Черным и его последователями [Черный, 1959], а также под руководством проф. В.В. Лунева [Лунев, 2007].
Остановимся на обзоре работ, связанных с исследованием обтекания аэродинамических тел в присутствии источников энергии. Воздействие источников энергии, помещаемых в разные точки на аэродинамическом теле и вблизи него, на сверхзвуковое обтекание исследовалось, начиная с 60-х годов прошедшего века. Направление взаимодействия тепловых неоднородностей различной формы, расположенных в набегающем потоке, с ударным слоем, инициировано в работах академика В.А. Левина и его коллег (Институт Механики МГУ). В.А. Левиным и П.Ю. Георгиевским на примере обтекания сферы и заостренного тела получены эффекты структурной перестройки течения и показана возможность уменьшения волнового сопротивления тела с помощью пространственно-распределенного источника энергии, помещаемого во внешний сверхзвуковой поток [Георгиевский, Левин, 1988, 1989, 1993], [Georgievsky, Levin, 2001, 2002]. Исследования модифицированной за счет воздействия источника энергии структуры потока велись также под руководством академика Черного Г.Г. (Институт механики МГУ), группами проф. И. В. Немчинова (Институт динамики геосфер РАН), проф. Д. Д. Найта (Doyle D. Knight, Rutgers University, USA), проф. Ю.Ф. Колесниченко и проф. В.А. Битюрина (Институт высоких температур РАН) (см. работы [Chernyi, 1998], [Артемьев и др., 1988, 1989(1)] и обзоры в работах [Knight et al, 2003], [Knight, Kolesnichenko, 2007], [Knight, 2008], a также Труды Internat. Workshops on Magnetoplasma Aerodynamics 1999-2012 под ред. В.А. Битюрина, и др.).
Режимы лазерного подвода энергии в газовый поток в широком