Модели неравновесных течений

4 Февраля 2014

11:00

Телемост ЦАГИ-ИТПМ СО РАН-СПбГПУ-НИИМ МГУ

Оn-line-трансляция из НИИМ МГУ

ЦАГИ, корп. № 8, конференц-зал

Автор и докладчик: Никитченко Юрий Алексеевич (МАИ НИУ) nikitchenko7@yandex.ru

Тезисы доклада «Модели неравновесных течений»

Аэрокосмическая техника, вакуумные технологии и ряд других областей техники требуют описания течений, параметры которых изменяются в широком интервале значений плотности, скорости и температур текучей среды. Особенностью газодинамических процессов, реализуемых в современных технических устройствах, является их существенная неравновесность, вызванная высокими градиентами параметров газа и малым временем протекания этих процессов.

Методы молекулярно-кинетической теории зачастую становятся непригодными для решения практических задач из-за недопустимо большого количества вычислительных операций. Модели течения в макроскопических переменных, как правило, ограничены по числам Маха и/или по числам Кнудсена. Использование этих моделей в условиях высокой неравновесности течения вызывает существенные трудности.

В представленном докладе рассматриваются течения одно- и многоатомных совершенных однокомпонентных газов. Анализируются наиболее характерные недостатки основных макроскопических моделей неравновесных течений, базирующихся на методе моментных уравнений Грэда и методе Чепмена—Энскога. Предложен метод построения замкнутой системы моментных уравнений, не использующий аппроксимирующую функцию распределения молекул по скоростям какого-либо конкретного вида.

На основе 24-моментной системы уравнений (многоатомный аналог 20-моментной системы Грэда) получены модели первого и второго приближений в смысле процедуры Чепмена—Энскога. Проведен анализ этих моделей. В частности получена простая газодинамическая форма коэффициента объемной вязкости и показана несостоятельность двухтемпературных моделей первого приближения.

В тестовых расчетах предпочтение отдается задачам, связанным со сверх- и гиперзвуковыми течениями. Вместе с тем, рассмотрена теплопередача через слой неподвижного газа и течение Куэтта при малых и умеренных числах Маха. Обе задачи решаются в широком интервале чисел Кнудсена.

Материалы доклада является сокращенным вариантом монографии:

Ю.А.Никитченко Модели неравновесных течений. — М.: Изд-во МАИ, 2013. — 160 с.: ил.