Моделирование автоколебаний в сверхзвуковых потоках при обтекании тел с образованием передней срывной зоны

• Автор: Бабарыкин, Константин Валентинович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Глава I. Автоколебательные режимы течения на преграде «игла с диском—
цилиндр» при наличии выточки на торце цилиндра
1.1. Современное состояние вопроса. Постановка задачи исследования.. 13-15 1.2.Экспериментальное исследование автоколебательных режимов
течения на компоновке «игла с диском-цилиндр»
1.3. Численное моделирование автоколебательных режимов течения
1.3.1. Методика численного исследования
1.3.2. Результаты расчёта. Сравнение с экспериментом
1.4. Качественная картина автоколебательного режима течения 22
1.5. Основные выводы
Глава II. Автоколебательные режимы течения на затупленном теле
с иглой
2.1. Анализ современного состояния проблемы. Краткий обзор.
Постановка задачи исследования
2.2. Численное моделирование автоколебательных режимов
обтекания цилиндра с выступающей иглой
2.2.1. Методика численного моделирования
2.2.2. Результаты расчетов. Сравнение с экспериментом
2.3. Качественная картина пульсирующего течения на теле
с острой иглой
2.3.1. Основные черты механизма пульсаций на теле с острой иглой.54
2.3.2. Описание цикла пульсаций
2.3.3. Основные результаты исследования механизма пульсаций
на теле с острой иглой
2.4. Особенности картины пульсирующего течения на теле
с тупой иглой
Глава III. Автоколебательные режимы обтекания выемок равномерным
потоком
3.1. Обзор работ. Постановка задачи исследования
3.2. Методика и результаты численного исследования
3.3. Автоколебательный режим обтекания ступенчатой выемки (колебания Н-го рода)
3.4. Стационарный режим обтекания ступенчатой выемки
3.5. Автоколебательный режим обтекания ступенчатой выемки (колебания 1-го рода)
3.6. Высокочастотные пульсации в обычной выемке
3.7. Основные выводы
Заключение
Литература
Одной из важнейших проблем нестационарной газовой динамики является вопрос о причинах появления, развитии и механизме поддержания автоколебаний, возникающих при обтекании сверхзвуковым потоком газа препятствия. Например, достаточно известными являются задачи о нестационарном натекании сверхзвуковой струи на тупиковый канал или плоскую преграду. В настоящей работе рассматриваются другие важные и имеющие большое прикладное и научное значение случаи возникновения пульсаций: при взаимодействии равномерного сверхзвукового потока с затупленной преградой, имеющей выступающую вперед носовую часть, или с выемкой на поверхности обтекаемого тела.
Введение выступающих вперед носовых частей может быть полезно для снижения аэродинамического сопротивления летательных аппаратов. Это обусловливает определенный интерес к такому типу головных частей разработчиков сверхзвуковой авиационной и ракетной техники. В качестве такой носовой части может использоваться выступающая острая игла (рис. в.1) или игла, оканчивающаяся диском (рис. в.2а). На сверхзвуковых режимах в случае плохообтекаемых компоновок (например, торца цилиндра) введение иглы может инициировать образование тороидальной циркуляционной зоны у лобовой поверхности основного тела. Это явление и послужило причиной возникновения термина «тела с передней срывной зоной». В этом случае набегающий поток обтекает как бы препятствие сравнительно хорошей аэродинамической формы.

ченных в проведенном численном исследования, с эмпирической зависимостью числа Струхаля от длины иглы (работа [ 13]) расхождение для l/d = 0,65 и l/d = 1 составило 8% и 16% соответственно.
Проводилось моделирование для некоторых наборов геометрических параметров компоновки «цилиндр с иглой» с вдвое более густой сеткой. Оказалось, что с увеличением густоты сетки качественная картина течения и амплитудно-частотные характеристики пульсаций сохраняются, происходит лишь уточнение несущественных деталей течения. Так что влияние схемной вязкости здесь незначительно.
Рис. 2.5. Распределение давления вдоль иглы и по поверхности преграды.