Учёные записки ЦАГИ, ВЫПУСК №6, 2013г.

К ТЕОРИИ ОБТЕКАНИЯ тел вращения при больших числах рейнольдса

вик. в. сычев

Рассмотрено установившееся осесимметричное обтекание тела вращения однородным потоком несжимаемой жидкости при больших числах Рейнольдса. На основании асимптотического анализа системы уравнений Рейнольдса для осредненных по времени функций показано, что в масштабах тела течение описывается решением задачи обтекания со свободной поверхностью тока по схеме Кирхгофа, в области смыкания зоны отрыва и в следе оно турбулентное, а всюду вне этих областей турбулентные напряжения экспоненциально малы. Установлено, что продольный и поперечный размеры области отрыва велики и в главных приближениях эта область имеет форму эллипсоида малой относительной толщины.

Ключевые слова: область смыкания, зона отрыва, слой смешения, турбулентные напряжения.

Численное моделирование восприимчивости гиперзвукового пограничного слоя к возмущениям в виде периодического энергоподвода

А. А. РыЖов, В. Г. Судаков, С. В. Утюжников

Выполнено численное моделирование восприимчивости двумерного пограничного слоя на плоской пластине при числе Маха набегающего потока Minf=6 к возмущениям малой интенсивности в виде локального периодического энергоподвода, расположенного над пограничным слоем и внутри него. Тепловые пятна, взаимодействуя с пограничным слоем, формируют акустические колебания, которые генерируют там неустойчивые волны. Показано, что максимальная амплитуда этих волн достигается в случае, когда центр энергоподвода находится около верхней границы пограничного слоя.

Ключевые слова: гиперзвуковой пограничный слой, восприимчивость, акустика, энергоподвод.

численное моделирование обледенения цилиндра и профиля. Обзор моделей и результаты расчетов

с. в. алексеенко, а. а. приходько

Проанализированы основные модели и методы исследования процессов обледенения аэродинамических поверхностей, соответствующие метеорологические параметры, типы облаков, виды льда. Рассмотрены методики расчета нарастания льда в характерных летных условиях. Для описания выпадения влаги на обтекаемую поверхность использованы модель взаимопроникающих сред и инерционная модель осаждения капель. Представлены результаты расчета обледенения цилиндра и профиля при обтекании вязким сжимаемым воздушно-капельным потоком с учетом формы существования влаги на профиле и режима нарастания льда.

Ключевые слова: воздушно-капельный поток, выпадение влаги на обтекаемую поверхность, нарастание льда, обледенение аэродинамических поверхностей.

о расчете коэффициента трения турбулентного пограничного слоя. Критерий реламинаризации слоя

в. в. михайлов, н. в. самойлова

Путем использования модифицированного «закона следа» Коулса получена формула, связывающая коэффициент местного сопротивления плоского турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидкости с интегральными характеристиками слоя. Не противореча известной формуле Людвига — Тиллмана, предлагаемое соотношение имеет бóльший диапазон применимости. Предложен критерий начала реламинаризации развитого турбулентного течения в пограничном слое.

Ключевые слова: турбулентное пристеночное течение, коэффициент трения, реламинаризация.

численное исследование течения вязкого газа в трехмерных соплах смешанного расширения

а. п. мазуров

Приведены результаты численного исследования пространственного течения вязкого газа в плоских соплах (с двумя боковыми параллельными стенками) при наличии внешнего сверхзвукового потока. Расчеты проводились с помощью интегрирования по неявной разностной схеме осредненных по Рейнольдсу трехмерных уравнений Навье — Стокса, записанных в приближении тонкого слоя в системе криволинейных координат. Для вычисления турбулентной вязкости применялась двухпараметрическая k-e модель турбулентности, в которой изначально заложено влияние стенки. Решение трехмерной системы разностных уравнений осуществлялось методом релаксаций Гаусса — Зейделя по поперечным плоскостям. Стационарное распределение параметров течения достигалось в процессе установления по времени. На примере несимметричного сопла с плоской поверхностью расширения проведено сравнение рассчитанного настоящим методом распределения давления с имеющимися экспериментальными и расчетными данными. Для сопла с профилированным контуром дано сравнение результатов двумерных и трехмерных расчетов. Приведены результаты параметрических расчетов по влиянию ряда геометрических параметров (начального угла наклона контура, длины и угла наклона обечайки) на локальные и интегральные характеристики типичного сопла смешанного расширения. При некоторых углах наклона обечайки обнаружены на ее наружной поверхности трехмерные зоны отрыва пограничного слоя.

Ключевые слова: вязкий газ, сопло смешанного расширения, разностная схема, численный метод, вектор тяги сопла.

влияние нагрева носовой части плоской пластины на интегральные и статистические характеристики пограничного слоя

в. м. литвинов, а. а. успенский

Приведены результаты экспериментального исследования влияния нагрева носовой части модели плоской пластины на развитие пограничного слоя и ламинарно-турбулентный переход. На основе обработки профилей скорости и температуры в ламинарной, переходной и турбулентной зонах течения определены интегральные и статистические характеристики пограничного слоя при различных режимах нагрева. Оценено влияние нагрева на эффект снижения местного и полного коэффициентов сопротивления трения, обусловленного затягиванием ламинарно-турбулентного перехода. Эксперименты проведены в аэродинамической трубе Т-36И при скорости 57 м/с и турбулентности потока 0.06%.

Ключевые слова: пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, нагрев обтекаемой поверхности, теплопередача, волны Толлмина — Шлихтинга, толщина вытеснения, толщина потери импульса, формпараметр, коэффициент и частота перемежаемости, спектры пульсаций скорости, коэффициент сопротивления трения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАТЕКАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРУИ ЗАПЫЛЕННОГО ГАЗА НА ПРЕГРАДУ

О. К. КУДИН, Ю. Н. НЕСТЕРОВ, О. Д. ТОКАРЕВ, Я. Ш. ФЛАКСМАН

Приведены результаты экспериментального исследования характеристик сверхзвуковой высокотемпературной струи, запыленной твердыми частицами, и ее воздействия на обтекаемую преграду. В качестве источника газа с температурой 1600 K использовался газогенератор с камерой сгорания на жидком топливе. Приведены характеристики пылегазовой струи и результаты измерения теплового потока от запыленного газа к преграде. Показано, что в исследованном диапазоне параметров тепловой поток от газа с крупными частицами может почти в три раза превышать величину, полученную при натекании чистого газа. Имеющиеся в работе данные о воздействии на преграду холодной пылегазовой струи дают представление о возможном вкладе кинетической энергии твердых частиц в тепловой поток к преграде.

Ключевые слова: запыленные потоки, струя с твердыми частицами, взаимодействие запыленной струи с преградой, газогенератор пылегазовой струи.

ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОУПРУГОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА КРЕСТООБРАЗНОЙ СХЕМЫ

А. Г. НАРИЖНЫЙ, В. И. СМЫСЛОВ, С. И. СЫЧЕВ

Расчетно-экспериментальные исследования, направленные на предотвращение авто-колебаний в полете упругого маневренного летательного аппарата (ЛА) с системой автоматического управления (САУ). Приведены методика и средства наземных модальных (резонансных) испытаний ЛА для корректирования его динамической модели, используемой в расчетах на флаттер, экспериментального определения характеристик САУ с электроприводом в диапазоне частот упругих колебаний и определения запасов устойчивости системы «упругий ЛА — САУ», примеры.

Ключевые слова: аэроупругая устойчивость, флаттер, наземные резонансные испытания, система автоматического управления.

КРУЧЕНИЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ СТЕРЖНЕЙ, СОСТАВЛЕННЫХ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Л. Л. ТЕПЕРИН, ЧАН ВАН ХЫНГ

В работе изложен оригинальный метод решения задачи Сен-Венана о кручении призматических стержней с использованием гидродинамической аналогии. Определяется жесткость на кручение стержней, составленных из различных материалов. Решение сводится к определению интенсивности источников и диполей, распределенных на внешнем контуре стержня и по границам, разделяющим материалы. Результаты численной реализации метода демонстрируются на примерах.

Ключевые слова: теория упругости, кручение призматических стержней, гидродинамическая аналогия.