Введение к работе
Актуальность тета. В связи с развитием космической техники, озволящей решать ряд народнохозяйственных и научных задач, в асгоящее время остается актуальной проблема входа тел, движу--ихся с большими скоростями,в атмосферу Земля и других планет. ля осуществления теплозащиты и управления полетом лэтатэлышх ппэратов, входящих по планирующей траектории, возникает необ-одимость определения как тепловых потеков, так и аэродаяамичес-их характеристик. При этом вязкий газ, движущийся около тола, арактеризуется высокими температурам! и большой завихренностью зтока. Экспериментальное моделирование обтекания в наземных ус-эвиях из-за наличия большого количества определяющих параметров зтруднительно, а проведение летных экспериментов слишком доро-э. В связи с этим важную роль приобретают теоретические методы ^следования проблемы гиперзвукового обтекания и разработка эко-эмичных методов ее решения.
В данной работе проведен асимптотический анализ уравнений авье-Сгокса для случая пшерзвукового обтекания крыльев беско-зчного размаха с затупленной передней кромкой. Проведено также ?шениэ этой задачи и задач обтекания острых клиньев, круговых эллиптических конусов под углами атаки и скольжения в рамках )дели тонкого гиперзвукового вязкого ударного слоя (ТБУС), аси-гтотически верно описывающей течение в рассматриваемых обласне, дающей приемлемую точность и в то кэ время экономичной с ічисмшльной точки зрения.
Целью работа является асимптотическое и численное исследова-19 структуры течения, закономерностей теплообмена и трения на >верхности крыльев бесконечного размаха большого удлинения с за-
ГПЛеННОЙ Передней КрСККОЙ, ОСТрЫХ КЛКНЬеЗ, КРУГОВЫХ II ЭЛДДПТИЧ9-
сих конусов большого удлинония при обтекании их гиперзвуковам пажом вязкого газа, а также установление грашщ применимости асим-этических теорий.
Основные результата п их научная новизна. ПроведЭн асимпто- гаеский анализ уравнений Навьэ-Сгокса для случая обтекания не-інких крыльев бесконечного размаха с затупленной передней кро-:ой в режимах вязкого ударного слоя, вихревого взаимодействия, іглощешя энтропийного слоя и пограничного своя. Получены ана-
штаческие решения для ряда ас'.млтотическнх областей, ьппрокси-мацпоннья фзрмула для теплового потока в зависимости от параметра In = Re є3/г (є = (7-1)/(7+1))- Проведено численное исследование обтекания затупленных крыльев бесконечного размаха и ост-рих клиньев в рамках уравнений ТВУС - равномерно пригодных при всех рассмотренных асимптотических режимах. Показано, что на острых телах, параметр К = eRe может быть исключён путём преобразования переменных.
Проведено сравнение решения уравнения TWC с решениями, полученными в рамках, асимптотических теорий. Показано, что на затуплении при 1а > 30 реализуется классический ЛІІ0, при In « 3+10 -решш вихревого взаимодействия, при К < 10 - вязкий ударный слои, на Сокоеол поверхности при In/25 < х < In/io ревизуется рехим вихревого взаимодействия, при х > In/10 - поглощения энтропийного слоя, кончающаяся при х «< 10 К . Показано, что наличие затупления снижает тепловой поток и коэффициент трения для х < 10 К .
Численными методами исследовано оСтекание острых круговых и эллиптических конусов с присоединенной ударной волной под углами атаки и скольжения гипэрзвуксзым потоком вязкого газа в рамках модели ТВУС. Предложен способ, позволяющий разрешиь особенности в уравнениях в окрестности носика. Отмечено, что параметр Re преобразованием переменных кокет Оить исключен из числа определяющих параметров задачи. Решение проводится до выхода на автомодельное (шгранслоаное) решение. Показано, что значения коэффициентов трения и теплообмена, отнесённые к своим погранслойнш значениям, слабо зависят от температуры поверхности тела.
Отмечено, что при обтекании эллиптических конусов характер течения в ударном слое и положение линий отекания и растекания зависят от соотнесения между углами конусности в плоскостях симметрии конуса, углов атаки и скольжения, а такта от значения местного числа Репаэльдса, а качественный характер зависимостей коэффициентов трения и теплообмена от 0'х$>НноЯ координаты определяется главным ооразом интенсивностью ударной волны, которая в основном зависит от соотношения кевд углами конусности в плоскостях симметрии конуса и значении углов атаки и скольжения.
Практическая ценность работы состоит в том, что в широком диапазоне определяющих параметров задачи проведено асимптотическое и численное исследование характера течения в ударном слое и закономерностей в распределениях коэффициентов трения и теплообмена при гиперзвуковом обтекании крыльев бесконечного размаха большого удлинения с затупленной передней кромкой, остри клиньев, круговых и эллиптических конусов больного удлинения при обтекании их гиперзвуиовым потоком вязкого газа. Разработанные эффективные
и экономичные асимптотические и численные методи решения задачи, могут быть использовзны для расчётов сопротивления и теплового
потока при гиперзвуковом обтекашш вязким газон тел большого удлинения.
Апробзаия работа. Основные результаты диссертации докладывались на региональной научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты ускорении научно-технического прогресса" (г. Томск, 1936 г.), VIII Всесоюзном совещании - семинаре по мехами-нике реагаругашх сред (г. Кемерово, 1990 г.), III Всесоюзной школе-семинаре по тершгазодинампке и макрохинетике (г. Красноярск, 1991 г.).
структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трЗх глав, заключения и списка литература из 90 наименований, включает 6S рисунка. Всего /^'сЛтрзниц.