Исследование течения диссоциированного и частично ионизированного воздуха около затупленных тел с каталитической поверхностью при входе в атмосферу Земли

• Автор: Ковалев, Валерий Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 c. : ил

ГЛАВА I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
§ 1.1.Система уравнений Навье-Стокса для многокомпонентных химически реагирующих частично ионизованных смесей газов
§ 1.2.Уравнения пограничного слоя для многокомпонентных частично ионизованных смесей газов
§ 1.3.Уравнения тонкого ударного слоя, описывающие течение вязкого многокомпонентного частично ионизованного газа у поверхности затупленного
тела
§ 1.4.Описание каталитических свойств поверхности
Глава II. ЧИСЛЕННЫЙ И АСИМПТОТИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 2.1.Разностный метод с повышенной точностью
аппроксимации
§ 2.2.Асимптотические формулы для конвективного потока тепла, диффузионных потоков продуктов реакций и диффузионных потоков химических элементов
к каталитическим поверхностям
Глава III. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧАСТИЧНО ИОНИЗОВАННОГО ВОЗДУХА
С КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
§ 3.1.Модель взаимодействия частично ионизованного
воздуха с каталитической поверхностью
§ 3.2.Взаимодействие частично ионизованного воздуха с поверхностью реактивно обработанного стекло-материала с высоким содержанием кремнезема

Глава IV. КОНВЕКТИВНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ К КАТАЛИТИЧЕСКИМ ПОВЕРХНОСТЯМ ЗАТУПЛЕННЫХ ТЕЛ ПРИ ИХ ВХОДЕ В АТМОСФЕРУ ЗЕМЛИ С УЧЕТОМ НЕРАВНОВЕСНЫХ РЕАКЦИЙ
МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ
§ 4.1.Теплообмен в частично ионизованном азоте с поверхностью затупленного тела обладающего
каталитическими свойствами
§ 4.2.Асимптотическое исследование теплообмена с каталитической поверхностью затупленных тел
при их входе в атмосферу Земли
§ 4.3.Численное исследование гиперзвукового обтекания каталитических поверхностей частично ионизованным воздухом. Диаграммы конвективных тепловых потоков в широком диапазоне высот и скоростей полета (40^ И ^ 100 км,2 10 км/сек).
Заключение
Литература

Исследование течения у поверхности залупленных тел при их входе в атмосферу Земли с гиперзвуковыми скоростями является одной из актуальных задач современной гиперзвуковой аэродинамики. Особое внимание в последние годы уделяется проблеме входа тел с использованием подъемной силы, движущихся в атмосфере Земли по планирующей траектории. Задачи аэродинамики и теплообмена тел при их входе в атмосферу Земли и других планет в отличие от задач аэродинамики и теплообмена самолетов характеризуются широким диапазоном изменения на траектории входа чисел Рейнольдса набегающего потока, большими числами Маха и высокими равновесными температурами торможения. Характерной особенностью этих задач является необходимость учета диссипативных процессов, обусловленных вязкостью, теплопроводностью и диффузией, а также физико-химических процессов в газе и на поверхности, которые могут приводить к качественно новым эффектам по сравнению с течениями совершенного газа.
Существующие в настоящее время экспериментальные установки не позволяют провести моделирование задач входа в атмосферу Земли одновременно по всем определяющим параметрам задачи. Поэтому на первый план выдвигается теоретическое исследование проблемы входа в атмосферу с привлечением всего арсенала аналитических и численных методов.
Для затупленных тел, входящих в атмосферу с гиперзвуковыми скоростями, число Кнудсена на высоте полета Н~Ю0
км, следовательно, исследование может быть проведено на всей траектории входа в рамках модели континуального течения С87^.
Впервые вопрос о влиянии вязкости, теплопроводности на течение газа за сильно искривленной ударной волной во всем ударном

Выпишем необходимые в дальнейшем аппроксимационные формулы. Рассмотрим некоторую функцию vA . Обозначим оА
+ ^ . Отбрасьшая члены, содержащие (ыг^ и величины более высокого порядка малости, имеем
а° = aff, f) = ~ Лг (2Л'6)
ю з (С-оС _ g!2±_d? (2.1.7)
& — ц Ч
ja<% =(ал+а‘/+4а°)^
(2.1.8)

J 0,^/ь = ^д/Ча1') а/^ - (я1л-с110) g- (2.1.9)
lh*l V
Отметим, что (2.1.8), (2.1.9) выполняются с точностью до (аА
Будем аппроксимировать производные по следующим образом
Тогда аналогично работе [_82"] можно получить три нелинейных уравнения, которые дают зависимости между Ц^~ + Д £.)
и и%=иьс$7ч°-ч) на ( П +1)-ом слое, если известны их значения на /1-ом слое. Калодое уравнение получается интегрированием соответствующего уравнения системы (2.1.I)—(2.1.3) по £ от /?°—д/? до Интегралы вычисляются с точностью до фу))-
В дальнейшем система трех нелинейных уравнений относительно неизвестных 1^— будет решаться методом Ньтона в сочетании с простыми итерациями, поэтому выпишем сразу полу-