Математическое моделирование нестационарных газодинамических процессов в областях отрыва потока за элементами летательных аппаратов

• Автор: Карташева, Марина Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений

Список сокращений

Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы исследования нестационарных газодинамических процессов в областях отрыва потока. Постановка задачи исследования
1.1. Анализ современного состояния проблемы исследования газодинамических процессов в областях отрыва потока. Обзор литературы
1.2. Постановка задачи исследования газодинамических процессов в областях отрыва потока

Глава 2. Математическая модель газодинамических процессов в областях отрыва потока

2.1. Типы областей отрыва потока за обтекаемым летательным аппаратом. Различные подходы к математическому моделированию
2.2. Математическая модель течения газа во внешнем потоке, обтекающем элементы гиперзвукового летательного аппарата
2.3. Расчет параметров пограничного слоя на обтекаемых элементах гиперзвукового летательного аппарата
2.4. Математическая модель течения в областях отрыва потока
Выводы по главе
Глава 3. Математическое моделирование газодинамических процессов в областях отрыва потока
3.1. Пакет прикладных программ для математического моделирования газодинамических процессов в областях отрыва потока
3.2. Численные исследования газодинамических процессов в об-

ластях отрыва потока за элементами гиперзвукового летательного аппарата
Выводы по главе
Глава 4. Профилирование оптимальных кольцевых сопел с учетом газодинамических процессов в областях отрыва потока
4.1. Методика профилирования оптимальных кольцевых сопел внешнего расширения
4.2. Профилирование оптимальных конфигураций кольцевых сопел внешнего расширения с укороченным центральным телом с учетом параметров течения в областях отрыва потока.. 136 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
А - коэффициент расхода газа через сопло;
С]...Ск—с„ - свободные параметры оптимизации;
Е - удельная полная энергия;

к -1 р
Р - площадь сечения сопла;
С - расход рабочего тела через сопло; к - ширина кольцевого минимального сечения;
1уд- удельный импульс тяги;
10 - энтальпия;
] - оптимизируемый функционал;
Кр С, - известные функции и константы в изопериметрических условиях;
Кг- коэффициент тяги сопла; к - показатель изоэнтропы газа; к - коэффициент в барьерной функции;
Ьь - длина изобарической области;
Ьс - длина сверхзвуковой части сопла;
Рр - длина области повышения давления; р - давление;
Р(х, у) - распределение давления по поверхности сопла; с] - аналог геометрической степени расширения (используется для кольцевых сопел с предельно укороченным центральным телом); Ягаз- газовая постоянная;
сопла ~ тяга сопла;

1.2. Постановка задачи исследования газодинамических процессов в областях отрыва потока.
Рассмотрим проблемы, связанные с исследованием газодинамических процессов в областях отрыва потока. Отрыв потока от обтекаемой поверхности - одно из характерных явлений, сопровождающих движение жидкости и газа. При отрыве происходит перераспределение давления по поверхности летательного аппарата, вследствие чего изменяются важнейшие интегральные аэродинамические характеристики - сопротивление и подъемная сила. Кроме того, возникновение отрыва потока в сопловом блоке ДУ летательного аппарата приводит к существенному изменению тяги двигателя.
В свою очередь, изменение аэродинамических характеристик приводит к изменению тепловых режимов летательного аппарата. Такое изменение может стать критическим с точки зрения работоспособности ГЛА, совершающего полет с гиперзвуковой скоростью в плотных слоях атмосферы.
Одна из важнейших задач исследования характеристик обтекания ГЛА - определение газодинамических характеристик области отрыва потока за донной частью летательного аппарата. Донное сопротивление оказывает влияние на сопротивление летательного аппарата в целом, а тепловой поток к днищу определяет параметры тепловой защиты, необходимой для обеспечения заданного температурного режима корпуса и агрегатов летательного аппарата.
Рассмотрим проблемы, связанные с практическим применением кольцевых сопел в технических устройствах различного назначения, например, в ракетных двигателях и газодинамических устройствах с кольцевыми соплами, использующимися в других областях науки и техники.
Основная проблема эффективного использования кольцевых сопел в современных ракетных двигателях заключается в проектировании оптимальных кольцевых сопел, обеспечивающих максимальные тяговые характеристики при заданных условиях и ограничениях. Определение газодинамиче-