Academic Journal
Моделирование сопряженных процессов аэрогазодинамики и теплообмена на поверхности теплозащиты перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов
| Τίτλος: | Моделирование сопряженных процессов аэрогазодинамики и теплообмена на поверхности теплозащиты перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов |
|---|---|
| Πηγή: | Известия высших учебных заведений. Машиностроение. |
| Στοιχεία εκδότη: | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана», 2014. |
| Έτος έκδοσης: | 2014 |
| Θεματικοί όροι: | 0211 other engineering and technologies, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 02 engineering and technology, АЭРОГАЗОДИНАМИКА, ГИПЕРЗВУКОВЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ, СОПРЯЖЕННЫЕ ЗАДАЧИ, ТЕПЛООБМЕН, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, СХЕМА TVD, АДАПТИВНЫЕ СЕТКИ, ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, 7. Clean energy |
| Περιγραφή: | To create future high-speed hypersonic aircrafts, it is necessary to predict with sufficient accuracy heat flows and temperature fields on the surface of the aircraft caused by aerodynamic heating. The surface temperature is currently calculated in two steps: the calculation of the aerogasdynamic flow parameters of a “cold” surface and the calculation of the surface temperature of the real structure. The method that is currently used for calculating the surface temperature of hypersonic vehicles can give significant errors because of the intensive aerodynamic heating of ablative beat shield materials throwing the multicomponent gas mixture into the incident flow. In this paper, a new numerical method for solving the coupled problem of aerogasdynamics and internal heat transfer in future hypersonic aircraft structures is proposed. The method implies an iterative solution of the following three independent problems: ideal gas dynamics, viscous gas dynamics on the basis of Navier-Stokes equations for a three-dimensional boundary layer, and heat conduction in a hypersonic aircraft shell. Algorithms for the numerical analysis of these problems in non-orthogonal curvilinear coordinates are developed. The TVD-type finite difference schemes were modified to be applied to geometrically adaptive grids. The results of simulation of the flow about an ellipsoidal nose segment of a model hypersonic aircraft are presented. The results of calculation of the adiabatic wall temperature in the case of heat transfer between the gas and the wall showed that the heat transfer must be taken into account when calculating the temperature distribution on the surface of a hypersonic aircraft. The presented numerical method can be applied to the analysis of aerodynamics of hypersonic aircrafts. Используемый в настоящее время метод расчета температуры поверхности для гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) может давать значительные погрешности, поскольку температура аэродинамического нагрева конструкций может быть настолько высока, что потребуется применение теплозащитных материалов, вбрасывающих в набегающий поток смесь многокомпонентных газов. В статье предложен новый численный метод решения полной сопряженной задачи аэрогазодинамики и внутреннего теплообмена в конструкциях перспективных ГЛА, основанный на итерационном решении трех типов самостоятельных задач: задачи газодинамики для идеального газа, задачи динамики вязкого газа в рамках полных динамических уравнений Навье-Стокса для трехмерного пограничного слоя, уравнения теплопроводности для оболочки ГЛА. Предложены алгоритмы численного решения этих задач в криволинейных неортогональных координатах. Выполнена модификация конечно-разностных схем типа TVD для их применения на геометрически-адаптивных сетках. Представлены результаты моделирования обтекания фрагмента носовой части модельного ГЛА эллипсоидальной формы. Проведено сравнение результатов расчета температуры для случаев адиабатической стенки и с учетом теплообмена между газом и стенкой, показавшее важность учета теплообмена при расчете температуры поверхности ГЛА. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | text/html |
| Γλώσσα: | Russian |
| ISSN: | 0536-1044 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-sopryazhennyh-protsessov-aerogazodinamiki-i-teploobmena-na-poverhnosti-teplozaschity-perspektivnyh-giperzvukovyh http://cyberleninka.ru/article_covers/15753753.png |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.od......2806..98b7432ae4d4bfb716d4cd6e8d9f6af1 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
καταχωρήστε σχόλιο πρώτοι!