Управление возмущениями гиперзвукового вязкого ударного слоя с учетом реальных свойств газа

• Автор: Кириловский, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление

Перечень основных обозначений

Введение
Глава 1. Интерференционный метод управления возмущениями в ударном слое на пластине под углом атаки

1.1. Постановка вычислительной задачи

1.2. Управление монохроматическими возмущениями

1.3. Управление развитием многоволновых возмущений

1.4. Гиперзвуковое обтекание системы пластина-кососрезный свисток

1.4.1. Тестирование пакета ANSYS Fluent

1.4.2. Постановка задачи и численное моделирование

1.5. Выводы по главе
Глава 2. Метод пористых звукопоглощающих покрытий
2.1. Постановка задачи
2.1.1. Моделирование звукопоглощающего покрытия с помощью граничного условия
2.1.2. Геометрическая модель пористого звукопоглощающего покрытия
2.1.3. Моделирование взаимодействия ударного слоя с возмущениями типа широкополосного шума аэродинамической трубы
2.2. Влияние звукопоглощающих покрытий на развитие возмущений
2.3. Влияние параметров звукопоглощающей вставки на эффективность метода звукопоглощающих покрытий
2.4. Комбинированное управление возмущениями ВУС с помощью интерференционного метода и метода звукопоглощающих покрытий
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Влияние реальных свойств газа на характеристики гиперзвуковых течений
3.1. Постановка задачи
3.2. Численное моделирование течения в сопловом тракте аэродинамической трубы ИТ-302М
3.3. Задача обтекания пластины, расположенной под углом атаки к гиперзвуковому потоку воздуха, С02 и их смеси
3.4. Развитие возмущений в ВУС на пластине в высокотемпературном потоке воздуха и С02 при воздействии внешних акустических волн
3.5. Исследование модового состава возмущений импульсной аэродинамической трубы
3.6. Эффективность метода звукопоглощающих покрытий в высокотемпературных течениях
3.7. Выводы по главе
Заключение
Литература

Перечень основных обозначений
А - амплитуда акустических возмущений; с - скорость звука;
В - амплитуда возмущений типа вдув-отсос; ср - теплоемкость при постоянном давлении;
Су - теплоемкость при постоянном объёме;
е - энергия;
ву - колебательная энергия;
/ - размерная частота;
к - волновой вектор;
Ь - длина пластины;
М - число Маха;
р - давление;
Рг - число Прандтля;
Цр, - поток энергии между поступательно-вращательными и колебательными степенями свободы молекул;
К - удельная газовая постоянная, Дж/(кг-К);
Ре, - единичное число Рейнольдса, Ке^ри/р;
Яе* - число Рейнольдса, вычисленное по координате х, Яе^= Ре,-х; Яе^ — число Рейнольдса, вычисленное по длине пластины Ь;
/ - время;
Т - температура;
Т,г - поступательная температура;
Ту - колебательная температура; и - скорость;
2л-/-Ь
IV - безразмерная частота IV =----------;

х, у - декартова система координат;
Х,Х2 - границы области локализованного возмущения;
х[ог, х2°г - границы области звукопоглощающего покрытия; а - угол атаки;
(3 - угол распространения акустических возмущений;
у - показатель адиабаты у = ср / сг;
Л - ширина каналов звукопоглощающей вставки;
0 - угол наклона свистка по отношению к поверхности пластины;

находились необходимые амплитуды и фазы начальных возмущений типа вдув-отсос для каждой из частот. Затем проводились вычислительные эксперименты по управлению возмущениями, генерируемыми в ВУС внешними акустическими волнами на спектре частот, путём ввода с поверхности пластины возмущений типа вдув-отсос с подобранными амплитудами и фазами для каждой частоты из спектра.

0.1 <р-:> 0.
01 <р':>

(а,б,в,г) и графики среднеквадратичных пульсаций плотности (д,е,ж,з) в сечении х=0.9: (а,д) - при взаимодействии ВУС с внешними акустическими волнами на спектре частот //=5кГц, _/2=10кГц, у}=15кГц, ..., /ю=50кГц; (б,е) - с возмущениями типа вдув-отсос; (в,ж) - с акустическими волнами и возмущениями типа вдув-отсос, запущенными в противофазе; (г,з) — запущенными в синфазе; Мш=21, а=0,х 1^x2= 0.155 0.
На рис.1.11 приведены изолинии мгновенных пульсаций плотности и графики среднеквадратичных распределений пульсаций плотности в сечении х = 0.9 при взаимодействии ВУС с многочастотными внешними акустическими волнами (рис. 1.11а), с многочастотными возмущениями типа вдув-отсос (рис. 1.116), с акустическими волнами и возмущениями типа вдув-отсос,