Численное моделирование взаимодействия слабых ударных волн и сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине с затупленной передней кромкой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Расчетным путем исследовано взаимодействие слабых ударных волн в виде N-волны со сверхзвуковым ламинарным пограничным слоем на плоской пластине с затупленной передней кромкой при числе Маха набегающего потока M = 2.5. Численные результаты сопоставлены с известными экспериментальными данными. Обсуждается совместное влияние N-волны и притупления передней кромки на процесс ламинарно-турбулентного перехода.

Полный текст

Введение

Турбулизация сжимаемых пограничных слоев существенно влияет на аэротермодинамические характеристики высокоскоростной авиационной техники, приводя к значительному увеличению сопротивления вязкого трения и тепловых потоков к обтекаемой поверхности. Поэтому тепловой режим поверхности сверхзвукового летательного аппарата может быть корректно проанализирован, только если положение ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП) пограничного слоя предсказано с достаточной точностью.

Сценарий, по которому развивается ЛТП пограничного слоя, существенно зависит от уровня возмущений в набегающем потоке [1]. В сверхзвуковых аэродинамических трубах (АДТ) имеются акустические пульсации в рабочей части [2–4], обусловленные шумом турбулентного пограничного слоя на стенках сопла и рабочей части, а также различными неровностями на них. На гладких моделях ЛТП может сопровождаться появлением турбулентных клиньев [5], которые возникают в некоторых местах над обтекаемой поверхностью и не меняют своего расположения от пуска к пуску АДТ.

Одной из причин возникновения турбулентных клиньев могут являться возмущения от неровностей поверхности рабочей части АДТ, которые приводят к порождению пары слабых ударных волн в виде N-волн, распространяющихся в набегающем потоке (в некоторых работах их называют волнами Маха).

С N-волнами экспериментаторы связывают аномально высокие уровни пульсаций массового расхода (до 20% от среднего удельного массового расхода в набегающем потоке) в пограничном слое плоского треугольного крыла с притупленной передней кромкой [6]. Дело в том, что взаимодействие N-волны и пограничного слоя вблизи притупления приводит к появлению около линии растекания возмущений, которые распространяются в пограничном слое вниз по потоку. Наиболее энергоемкой является низкочастотная (до 3 кГц) часть наблюдаемых пульсаций. Аналогичные эксперименты [7] по возбуждению N-волной высокоинтенсивных возмущений в пограничном слое на модели плоского дельта-крыла показали, что максимальная величина пульсаций составляет 12–15% и слабо зависит от условий обтекания. Различные аспекты взаимодействия N-волн и сверхзвукового пограничного слоя рассмотрены в последовавших экспериментальных работах [8–10].

Численному моделированию взаимодействия N-волн и сверхзвукового пограничного слоя на заостренной пластине посвящены работы [11–13]. В частности, в труде [11] разработана оригинальная методика моделирования тонкой неровности на стенке рабочей части АДТ.

Наша статья является развитием работ [11–13] и направлена на исследование случая пластины с цилиндрически притупленной передней кромкой, обтекаемой воздушным потоком при числе Маха М = 2.5. Численное исследование проводится в рамках полных уравнений Навье–Стокса, а стационарные решения получаются методом установления по времени. Результаты численного моделирования сопоставляются с данными аэродинамического эксперимента [8].

Следует отметить, что в отличие от случая заостренной пластины расчет сверхзвукового обтекания затупленной пластины имеет ряд вычислительных особенностей, связанных с взаимодействием N-волны с головной ударной волной перед притуплением. Такие особенности обсуждаются в нашей работе.

Постановка задачи и численное моделирование

Основные условия задачи и параметры потока соответствуют экспериментальному исследованию [8], которое выполнено в малотурбулентной сверхзвуковой АДТ Т-325 Института теоретической и прикладной механики Сибирского отделения Российской академии наук. Общая конфигурация задачи схематично представлена на рис. 1. Рассматривается течение воздуха в рамках модели совершенного двухатомного газа.

 

Рис. 1. Схема (а) взаимодействия N-волны, возбуждаемой двумерной неровностью на боковой стенке аэродинамической трубы (вид сверху) и возмущение давления p′ от N-волны (б): Minf, Re1,inf, Tinf – число Маха, единичное число Рейнольдса, статическая температура набегающего потока соответственно.

 

В работе [8] N-волна возбуждалась на стенке рабочей части с помощью изоленты, которая наклеивалась на расстоянии x* = -233.5 мм вверх по потоку от передней кромки пластины и формировала малую двухмерную неровность (координата x* = 0 соответствует передней кромке пластины; звездочка обозначает размерную величину).

При численном моделировании N-волны использована эквивалентная модель [11], в которой тонкая двухмерная прямоугольная неровность заменяется параболической дужкой z1=εF(x1) (рис. 2):

F(x1)=4x1(1x1),x1=(x*x0*)/a*,z1=(z*zmin*)/a*,ε=h*/a*,

где h* – толщина прямоугольной неровности; a* – ее ширина.

 

Рис. 2. Тонкая лента (а) и ее эквивалентная математическая модель (б).

 

Возмущения давления, скорости и температуры, индуцированные модельной неровностью в сверхзвуковом потоке, рассчитаны с помощью формул Аккерета:

Δp=ppρu2=εF'x1M21+Οε2,Δu=uuu=εF'x1M21+Οε2,

Δw=wu=εF'x1+Ο(ε2),ΔT=TTT=εγ1M2F'x1M21+Ο(ε2).

В нашей работе рассматривается N-волна с амплитудой 1%, которая соответствует геометрическим параметрам ленты a* = 20 мм, h* = 0.2 мм, x0* = -251 мм.

Численный метод

Для решения численной задачи использован оригинальный пакет программ [14], с помощью которого проводится численное моделирование на основе полных уравнений Навье–Стокса. Уравнения Навье–Стокса интегрируются в безразмерных переменных. Декартовы координаты x* = xL, y* = yL, z* = zL отнесены к характерному масштабу длины L, время t * = tL/V – к характерному масштабу времени L/V, компоненты вектора скорости u * = u/V, v * = v/V, w * = w/V – к модулю вектора скорости набегающего потока V, давление p* = p(pV2) – к удвоенному скоростному напору набегающего потока, остальные газодинамические переменные – к их значениям в набегающем потоке. Звездочка в верхнем индексе обозначает размерную величину; если звездочка отсутствует, переменная предполагается безразмерной. Символ  соответствует значению переменной в набегающем потоке. В нашей работе L = 1 м.

Динамический коэффициент молекулярной вязкости вычисляется по формуле Сазерленда μ=(1+Tμ)/ (T+Tμ)T3/2, где Tμ=Tμ*/T*=110.4 K / 103.6 K1.07. Газ является совершенным с постоянными показателем адиабаты g = 1.4 и числом Прандтля Pr=μ*cp*/λ*=0.72. Для замыкания задачи использовано уравнение состояния совершенного газа γM2p=ρT.

Набегающий поток считается ламинарным, а фоновые пульсации массового расхода, которые в эксперименте [8] достигали величины 0.4%, отсутствуют.

Расчетная сетка и граничные условия

При численном моделировании расчетная область разбита на две подобласти. Подобласть 1 целиком находится перед затупленной пластиной и используется для моделирования стационарного распространения N-волны. Подобласть 2 содержит затупленную пластину и небольшой участок перед ней. Подобласть 1 представлена на рис. 3а для случая обтекания пластины с острой передней кромкой и на рис. 3б для случая обтекания пластины с затупленной передней кромкой.

 

Рис. 3. Расчетная подобласть 1 для пластины с острой (а) и с затупленной (б) передней кромкой

 

На рис. 3 также построены сечения с полями продольной компоненты вектора скорости и одна из сеточных плоскостей. Левые границы рис. 3а и 3б соответствуют стенке АДТ; на них накладывается условие прилипания потока и теплоизолированной поверхности, а также условие возбуждения N-волны, описанное выше. N-волна распространяется вниз по потоку. Из приведенных данных можно заключить, что максимальное относительное возмущение продольной компоненты вектора скорости, вызванное неровностью, составляет около 1.4%.

Боковые границы подобласти 1 не визуализированы на рис. 3; на ближней к читателю границе накладывается условие первого рода, соответствующее набегающему вдоль оси x газовому потоку. На другой границе накладывается мягкое граничное условие в виде экстраполяции всех зависимых газодинамических переменных задачи изнутри расчетной области вдоль сеточных линий. На верхней и нижней границах по оси y накладываются условия симметрии.

Установившееся течение с N-волной в подобласти 1 используется для формулирования стационарного граничного условия в подобласти 2. Для этого все зависимые переменные с выходной (правой) границы подобласти 1 накладываются в виде условия первого рода во входном (левом) сечении подобласти 2. При этом выходное сечение подобласти 1 и входное сечение подобласти 2 совпадают узел в узел. Расчетная сетка в области 2 показана на рис. 4.

 

Рис. 4. Расчетная подобласть 2 и фрагменты расчетной сетки: (а) – сечение xy, затупленная кромка; (б) – сечение xy, острая кромка; (в) – сетка в сечении xy, затупленная кромка; (г) – сетка в сечении yz, острая кромка.

 

На рис. 4в, г изображены также фрагменты расчетной сетки в двух характерных сечениях, иллюстрирующие ее сгущение в различных направлениях. В продольном направлении расчетная сетка имеет буферную зону (рис. 4в) для демпфирования возмущений в выходном сечении.

В подобласти 2 на поверхности пластины накладываются условия прилипания и теплоизолированной поверхности. На выходной границе подобласти 2 задается мягкое граничное условие. На границах в боковом направлении, а также на границе x < 0, y = 0 накладывается условие симметрии.

Размер ячейки расчетной сетки по направлению x показан на рис. 4а, по направлению z – на рис. 4г. По нормальному к пластине направлению y сетка сгущена к стенке. По опыту расчетных исследований, мелкость сетки в пограничном слое оказывается избыточной для получаемых установившихся ламинарных полей течения, в том числе, возмущенных падающей слабой ударной волной.

Кроме этого, сетка имеет дополнительное сгущение в окрестности ударной волны при обтекании затупленной пластины (рис. 4г). Для сопоставления полей возмущений на пластинах с затупленной и с острой передней кромкой, в обоих случаях формируются идентичные сеточные подобласти, ограниченные синей линией на рис. 4а и 4б.

Особенность моделирования взаимодействия N-волны и ударной волны

При взаимодействии N-волны с головной ударной волной, возникающей перед притуплением, появляются вычислительные трудности, которые могут приводить к численной неустойчивости процесса расчета. Причины этого связаны с особенностями моделирования скачков уплотнения с применением схем сквозного счета [15, 16]. Одним из способов избежать численную неустойчивость такого рода является выравнивание сеточных плоскостей вдоль скачка и измельчение расчетной сетки в его окрестности в целях разрешения профиля ударной волны. Выбор оптимального значения сеточного разрешения на ударной волне учитывает выводы работы [16] и опирается на тестовые расчеты, проведенные в рамках настоящей работы.

На рис. 5 показана структура ударной волны вдоль линии симметрии s1 (рис. 6а), полученная при решении уравнений Навье–Стокса. Толщина ударной волны, обусловленная конечными значениями вязкости и теплопроводности, составляет примерно 4 мкм. Данные рис. 5 свидетельствуют о сходимости расчетных данных на сетках с различным сгущением.

 

Рис. 5. Распределение давления поперек ударной волны в сечении s1 при y = 0.

 

Чтобы изучить особенности полученных решений, на различных сетках рассматриваются распределения вдоль линий (x = const, y = const), где точка (х*, у*) = (–0.0002, 0) находится на линии торможения (s1), а (х*, у*) = (0.00245, 0.0026) – в пограничном слое вблизи сопряжения притупления с плоской поверхностью. Разрешение ударной волны анализируется в зависимости от шага расчетной сетки Dx поперек нее.

Из рис. 6б, на которой проиллюстрировано поле давление в сечении y = 0 и расчетная сетка в данном сечении, следует, что ударная волна попадает в область повышенного сеточного разрешения и не выходит за ее пределы. Из рис. 7–9, на которых представлены распределения давления, температуры и скорости вдоль линий s1 и s2 в зависимости от Dx поперек ударной волны, следует, что в области ударной волны s1 осцилляции существенно сильнее, чем в пограничном слое s2.

По мере уменьшения величины Dx расчет становится более устойчивым, а распределения характеристик вдоль линий s1 и s2 остаются вблизи некоторого среднего распределения с погрешностью, не превосходящей 10–3. Это наблюдение соответствует выводам других исследователей о том, что схемы сквозного счета корректно воспроизводят параметры потока до и после скачка, а проблемы с устойчивостью счета связаны с внутренней структурой скачка и исчезают по мере разрешения вязкой структуры скачка [16].

По результатам данного анализа выбран оптимальный размер ячейки, который зафиксирован для последующих расчетов: Dx = 6 × 10-7.

Результаты

Визуализация течения

Рассмотрим процесс взаимодействия N-волны с пограничным слоем с помощью визуализации поля продольной компоненты скорости в различных сечениях. Для сравнения также представлены результаты расчетов [11–13] для случая острой пластины.

 

 

Рис. 6. Поле продольной компоненты вектора скорости в сечении xy (а) и поле давления в сечении xz при y = 0 (Dx* = 8 × 10–7м) (б).

 

Рис. 7. Давление вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

 

Рис. 8. Температура вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

 

Рис. 9. Продольная компонента скорости вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

 

По рис. 10а и 11а видно, что влияние N-волны на пограничный слой на заостренной пластине проявляется в виде слабого утолщения пограничного слоя в области переднего фронта N-волны при z ≈ 0.13, который приводит к появлению дефицита скорости в пограничном слое. Аналогично наблюдается слабое утончение пограничного слоя в области заднего фронта N-волны при z ≈ 0, которое приводит к появлению избытка скорости в пограничном слое.

В случае притупленной передней кромки (рис. 10б и 11б) влияние N-волны проявляется иначе на качественном уровне. В частности, наблюдаются две изолированные друг от друга локальные области утолщения и утончения пограничного слоя при z ≈ –0.03 и при z ≈ 0.16, причем изменение толщины пограничного слоя выражено заметно сильнее.

 

Рис. 10. Продольная компонента скорости в сечении x* = 0.06 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

 

Рис. 11. Продольная компонента скорости в сечении x* = 0.2 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

 

Рис. 12. Поле продольной компоненты скорости в сечении y* = 0.0029 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

 

На рис. 12 показаны соответствующие поля продольной компоненты скорости показаны на виде сверху в сечении y * = 0.0029 м. За острой кромкой образуется широкий след из пары вихрей (в соответствии с исходной терминологией [6–10]), а за затупленной кромкой образуются два изолированные друг от друга следа меньшего поперечного размера.

Более наглядно качественное отличие между случаями острой и притупленной кромки можно проследить на рис. 13–14, где в различных сечениях показаны поля возмущения продольной составляющей вектора скорости относительно течения без N-волны. Как отмечено ранее, за острой передней кромкой образуется след, соответствующий дефициту и избытку скорости, соответственно, на переднем и заднем фронтах N-волны. В этом случае след имеет большой размер, но амплитуда возмущений в нем относительно мала.

В случае затупленной пластины образуются два таких следа: один соответствует переднему фронту N-волны, второй – заднему. Эти следы имеют меньший размер, но амплитуда соответствующих возмущений примерно втрое выше по сравнению со случаем острой передней кромки.

Сравнение с экспериментальными данными

Для валидации расчетных результатов задачи взаимодействия N-волны с затупленной пластиной проведено сравнение среднего значения массового расхода и среднеквадратичного значения пульсаций массового расхода с экспериментальными данными из работы [8].

Анализ расчетных данных указывает на то, что нестационарность, связанная с N-волной, является слабой. Поэтому при обтекании затупленной пластины взаимодействие N-волны с пограничным слоем можно в главном приближении считать стационарным. В этом случае справедлива процедура численного анализа среднеквадратичного значения пульсаций массового расхода, приведенная в [13]. Так как пульсации N-волны наблюдаются в диапазоне малых частот, предположим, что их можно считать квазистационарными. В этом приближении N-волна и возбуждаемые ею возмущения осциллируют в направлении оси z как целое. Тогда перемещение таких пульсаций есть

Δm'N-wave=f'zΔzt,

 

Рис. 13. Возмущение продольной компоненты скорости в сечении y* = 0.0033 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

 

Рис. 14. Возмущение продольной компоненты скорости: острая (а) и затупленная (б) пластина при разных x *.

 

где f (z) – распределение стационарного массового расхода.

Пусть фоновые пульсации массового расхода в потоке без N-волны равны Δm'F(t) и не зависят от z. Тогда суммарные пульсации (дрожащая N-волна плюс фон) имеют вид

Δm'=Δm'N-wave+Δm'F.

Рис. 15. Средние значения массового расхода: (а) – х* = 60 мм, у* ≈ 2.983 мм, (б) – х* = 90 мм, у* ≈ 3.079 мм.

 

Рис. 16. Среднеквадратичные пульсации массового расхода: (а) – х* = 60 мм, у* ≈ 2.983 мм, (б) х* = 90 мм, у* ≈ 3.079 мм.

 

Их среднеквадратичные значения равны

Δm'=f'(z)2(Δz)2+Δm'F2.

Производная от формы волны вычисляется по формуле второго порядка точности:

f'z=3*fzj+14*fzj+fzj1zj+1zj1.

В результате среднеквадратичные пульсации массового расхода имеют вид

m'=αf'(z)2+β,

где β=(Δm'F)2 определяется по экспериментальным данным и характеризует фоновые пульсации массового расхода, а α=(Δz)2 выбирается так, чтобы расчетное распределение совпадало с экспериментальным в точке локального максимума, соответствующего переднему фронту N-волны.

На рис. 15 средние значения массового расхода вдоль линии х* = 60 мм и х* = 90 мм сопоставлены с данными эксперимента. Соответствующее сопоставление для среднеквадратичного значения пульсаций массового расхода приведено на рис. 16. Из сопоставления следует, что результаты численного моделирования удовлетворительно согласуются с данными эксперимента. Это свидетельствует о корректности численного моделирования взаимодействия N-волны и затупленной пластины, обтекаемой сверхзвуковым потоком газа.

Обсуждение

Следы N-волны в пограничном слое на пластине имеют качественно разную структуру в случаях заостренной и притупленной передней кромки. По-видимому, при постепенном увеличении величины притупления след за острой кромкой, состоящий из одной пары вихрей с относительно большим поперечным масштабом длины, будет деформироваться в два следа, каждый из пары вихрей с относительно малым поперечным масштабом длины.

Каждый из двух следов, по-видимому, будет располагаться там, где за острой кромкой в поперечном направлении располагались линии переднего и заднего фронтов N-волны. Анализ влияния N-волны на пограничный слой в зависимости от величины притупления требует трудоемкого параметрического исследования, которое не было проведено в данной работе, но несомненно представляет интерес.

Местное изменение характеристик пограничного слоя из-за его взаимодействия с падающей N-волной оказывает влияние на устойчивость пограничного слоя и процесс его турбулизации. В работе [13] это было продемонстрировано для случая заостренной пластины. На стационарное течение в пограничном слое с падающей N-волной и без нее накладывались периодические возмущения, которые вводились в пограничный слой с помощью генератора типа вдув–отсос, размещаемого на поверхности пластины. Спектральные и геометрические характеристики генератора подбирались на основе расчета линейной устойчивости пограничного слоя.

Было показано, что в области дефицита скорости, которая формируется в следе от переднего фронта N-волны, линия ЛТП искажается, смещаясь вверх по потоку и формируя подобие турбулентного клина. Аналогично в области избытка скорости, которая формируется в следе от заднего фронта N-волны, линия ЛТП смещается вниз по потоку.

Из полученных результатов следует, что в случае затупленной пластины область дефицита скорости появляется как в следе от переднего фронта N-волны, так и в следе от заднего фронта. Поэтому можно предположить, что линия ЛТП, зафиксированная в отсутствие N-волны, исказится таким образом при появлении N-волны, что на следах от обоих фронтов N-волны ЛТП сместится вверх по потоку. Подтверждение этого предположения путем параметрического численного исследования также представляет интерес.

В работе [17] были получены первые качественные расчетные данные о влиянии N-волны на ЛТП на затупленной пластине. Пограничный слой возбуждался идентично случаю острой пластины [13].

В частности, использовались характеристики генератора возмущений, определенные из расчета устойчивости пограничного слоя на острой, а не на затупленной пластине. В связи с этим линия ЛТП в отсутствие N-волны оказалась ниже по потоку по сравнению с ее положением на острой пластине.

Однако появление N-волны привело к существенно более значительному относительному смещению положения ЛТП вверх по потоку на обоих следах от N-волны, чем смещение на линии переднего фронта от N-волны в случае заостренной пластины.

Отмеченные результаты работы [17] качественно подтверждают выдвинутую гипотезу о влиянии N-волны на ЛТП в случае затупленной кромки. Однако требуется провести параметрические численные исследования, в которых параметры генератора возмущений будут подобраны для пограничного слоя на затупленной пластине. Такое исследование является предметом дальнейшей работы авторов.

Выводы

Выполнено численное моделирование взаимодействия N-волны со сверхзвуковым пограничным слоем на пластине с цилиндрически затупленной передней кромкой. Показано, что полученные результаты удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

Полученные результаты сопоставлены с результатами для случая острой пластины. Показано, что на острой пластине формируется единственный стационарный след, состоящий из пары вихрей и распространяющийся в пограничном слое с потоком.

Вместе с тем, на затупленной пластине образуются два изолированных друг от друга следа, причем каждый состоит из пары вихрей: один след распространяется вниз по потоку от места падения переднего фронта N-волны на притупление, а другой – заднего. Амплитуда стационарных возмущений в каждом следе на затупленной пластине оказывается в несколько раз выше, чем в случае заостренной пластины. При этом в каждой вихревой паре имеется область дефицита скорости, что указывает на усиление неустойчивости течения и предполагает более ранний переход к турбулентности на обоих следах.

Финансирование

Работа выполнена в МФТИ при финансовой поддержке РНФ по проекту № 21-19-00307 (И. В. Егоров, Н. К. Нгуен – постановка задачи, модельные граничные условия, численное моделирование) и по проекту № 19-19-00470 (П. В. Чувахов – анализ численных результатов; особенности моделирования ударной волны п. 2.3).

×

Об авторах

И. В. Егоров

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Email: pavel_chuvahov@mail.ru
Россия, Долгопрудный; Жуковский

Н. К. Нгуен

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: pavel_chuvahov@mail.ru
Россия, Долгопрудный

П. В. Чувахов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: pavel_chuvahov@mail.ru
Россия, Долгопрудный

Список литературы

  1. Гапонов С.А., Маслов А.А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980. 144 с.
  2. Laufer J. Aerodynamic noise in supersonic wind tunnels // Aerospase Sci. 1961. V. 28. № 9. P. 685–692.
  3. Kendall J.M. Wind tunnel experiments relating to supersonic and hypersonic boundary-layer transition // AIAA J. 1975. V. 13. № 3. P. 290–299.
  4. Приданов В.Г., Харитонов А.М., Черных В.В. Совместное влияние чисел Маха и Рейнольдса на переход в пограничном слое // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1974. № 1. С. 160–163.
  5. Боровой В.Я., Егоров И.В., Мошаров В.Е., Скуратов А.С., Радченко В.Н. Экстремальный нагрев тел в гиперзвуковом потоке. М.: Наука, 2018. 390 с.
  6. Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Семенов Н.В., Шалаев В.И. Экспериментальное исследование структуры течения и перехода в пограничном слое треугольного крыла с затупленными передними кромками при числах Маха 2, 2.5 и 4 // Труды МФТИ. 2013. Т. 5. № 3. С. 164–173.
  7. Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Колосов Г.Л., Косинов А.Д., Панина А.В., Семенов Н.В. О воздействии падающей волны Маха на поле пульсаций в пограничном слое при обтекании плоского дельта крыла // Вестник НГУ. Сер. Физика. 2014. Т. 9. № 1. С. 29–38.
  8. Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Колосов Г.Л., Косинов А.Д., Панина А.В., Семенов Н.В., Яцких А.А. К воздействию падающей волны Маха на сверхзвуковой пограничный слой // Теплофизика и аэромеханика. 2016. Т. 23. № 1. С. 45–50.
  9. Косинов А.Д., Семёнов Н.В., Яцких А.А., Ермолаев Ю.Г., Питеримова М.В. Экспериментальное исследование взаимодействия слабых ударных волн со сверхзвуковым пограничным слоем плоской затупленной пластины при числе Маха 2 // Сибирский физический журнал. 2018. Т. 13. № 3. C. 16–23.
  10. Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Семенов Н.В., Яцких А.А. Об экспериментальном исследовании воздействия слабых ударных волн на пограничный слой плоской притупленной пластины при числе Маха 2.5 // Известия РАН. МЖГ. 2019. № 2. С. 112–118.
  11. Динь К.Х., Егоров И.В., Федоров А.В. Взаимодействие волн Маха и пограничного слоя при сверхзвуковом обтекании пластины с острой передней кромкой // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. XLVIII. № 4. С. 10–19.
  12. Динь К.Х., Егоров И.В., Фёдоров А.В. Влияние волн Маха на ламинарно-турбулентный переход при сверхзвуковом обтекании плоской пластины // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 113–124.
  13. Егоров И.В., Динь К.Х., Нгуен Н.К., Пальчековская Н.В. Численное моделирование взаимодействия волны Маха и сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине с острой передней кромкой // Ученые записки ЦАГИ. 2021. Т. LII. № 3. C. 18–28.
  14. Егоров И.В., Новиков А.В., Фёдоров А.В. Прямое численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода при гиперзвуковых скоростях потока на супер-ЭВМ // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2017. Т. 57. № 8. С. 1347–1373.
  15. Quirk J.J. A contribution to the great Riemann solver debate // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 1994. V. 18. P. 555–574.
  16. Chuvakhov P.V. Shock-Capturing Anomaly in the Interaction of Unsteady Disturbances with a Stationary Shock. AIAA Journal. 2021. P. 1–11.
  17. Нгуен Ньи Кан. Разработка и применение гибридных разностных схем для моделирования ламинарно-турбулентного перехода при взаимодействии N-волны со сверхзвуковым пограничным слоем // Дисс. … к. ф.-м. н., Долгопрудный, МФТИ, 15.09.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема (а) взаимодействия N-волны, возбуждаемой двумерной неровностью на боковой стенке аэродинамической трубы (вид сверху) и возмущение давления p′ от N-волны (б): Minf, Re1,inf, Tinf – число Маха, единичное число Рейнольдса, статическая температура набегающего потока соответственно.

Скачать (97KB)
3. Рис. 2. Тонкая лента (а) и ее эквивалентная математическая модель (б).

Скачать (96KB)
4. Рис. 3. Расчетная подобласть 1 для пластины с острой (а) и с затупленной (б) передней кромкой

Скачать (129KB)
5. Рис. 4. Расчетная подобласть 2 и фрагменты расчетной сетки: (а) – сечение xy, затупленная кромка; (б) – сечение xy, острая кромка; (в) – сетка в сечении xy, затупленная кромка; (г) – сетка в сечении yz, острая кромка.

Скачать (355KB)
6. Рис. 5. Распределение давления поперек ударной волны в сечении s1 при y = 0.

Скачать (93KB)
7. Рис. 6. Поле продольной компоненты вектора скорости в сечении xy (а) и поле давления в сечении xz при y = 0 (Dx* = 8 × 10–7м) (б).

Скачать (448KB)
8. Рис. 7. Давление вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

Скачать (131KB)
9. Рис. 8. Температура вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

Скачать (139KB)
10. Рис. 9. Продольная компонента скорости вдоль линии s1 (а) и линии s2 (б).

Скачать (140KB)
11. Рис. 10. Продольная компонента скорости в сечении x* = 0.06 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

Скачать (202KB)
12. Рис. 11. Продольная компонента скорости в сечении x* = 0.2 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

Скачать (215KB)
13. Рис. 12. Поле продольной компоненты скорости в сечении y* = 0.0029 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

Скачать (170KB)
14. Рис. 13. Возмущение продольной компоненты скорости в сечении y* = 0.0033 м: острая (а) и затупленная (б) пластина.

Скачать (265KB)
15. Рис. 14. Возмущение продольной компоненты скорости: острая (а) и затупленная (б) пластина при разных x *.

Скачать (237KB)
16. Рис. 15. Средние значения массового расхода: (а) – х* = 60 мм, у* ≈ 2.983 мм, (б) – х* = 90 мм, у* ≈ 3.079 мм.

Скачать (175KB)
17. Рис. 16. Среднеквадратичные пульсации массового расхода: (а) – х* = 60 мм, у* ≈ 2.983 мм, (б) х* = 90 мм, у* ≈ 3.079 мм.

Скачать (183KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».