Математическое моделирование обтекания изделия ракетной техники при транс- и сверхзвуковых режимах полета

Рассмотрены проблемы достоверного определения аэродинамических характеристик изделий ракетной техники и их отдельных элементов в условиях транс- и сверхзвуковых режимов полета. Предложен алгоритм численного моделирования аэродинамических характеристик полета изолированного изделия. Описан алгоритм решения задачи получения аэродинамических характеристик всего изделия и его отдельных элементов. Приведена математическая модель обтекания твердого тела транс- и сверхзвуковым турбулентным потоком. Изложены принципы работы численной схемы, методы дискретизации уравнений по времени и пространству, особенности задания граничных условий и начального приближения. Исследования аэродинамических характеристик элементов изолированного объекта проведены на неструктурированной расчетной сетке. Рассчитаны моменты, возникающие на от-клоняемом элементе одного из раскрывающихся рулей, для чисел Маха, равных 0,8 и 1,2, и углов атаки, находящихся в диапазоне –4…24°. Проведено сравнение расчетных аэродинамических характеристик с экспериментальными данными ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского. Сделан вывод о корректности предложенной методики для исследования аэродинамических характеристик изделий ракетной техники при транс- и сверхзвуковых режимах полета.

Литература

[1] Кузьмин А.Г., Симоненко М.М. Особенности сверхзвукового обтекания осесимметричного тела с выступом под углами атаки. Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке. Сб. ст. по матер. I Междунар. науч.-практ. конф., 14 августа 2017, Новосибирск, СибАК, 2017, № 1(1), с. 84–89.

[2] Быков Л.В., Пашков О.А., Правидло М.Н., Янышев Д.С. Математическое моделирование аэродинамической интерференции между отделяемой полезной нагрузкой и самолетом-носителем. Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования, 2018, т. 19, с. 22–37, doi: 10.22363/2312-8143-2018-19-1-22-37

[3] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. Санкт-Петербург, Балт. гос. техн. ун-т, 2001. 108 с.

[4] Weiss J.M., Maruszewski J.P., Smith W.A. Implicit Solution of the Navier-Stokes Equations on Unstructured Meshes. 13th Computational Fluid Dynamics Conference, 1997, no. AIAA-97-2103, pp. 139–149.

[5] Молчанов А.М. Математическое моделирование задач газодинамики и тепломассообмена. Москва, Изд-во МАИ, 2013. 206 с.

[6] Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Москва, Наука, 1972. 720 с.

[7] Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н. К созданию универсальной однопараметрической модели турбулентной вязкости. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 1993, № 4, с. 69–84.

[8] Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA Journal, 1994, vol. 32(8), pp. 1598–1605, doi: 10.2514/3.12149

[9] Прандтль Л., Рейнольдс О., Карман Т., Бюргерс И., Онзагер Л., Чорин А.Дж. Проблемы турбулентности. Сборник переводных статей. Москва, Изд-во УРСС, 2006. 404 с.

[10] Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1974, vol. 3, pp. 269–289, doi: 10.1016/0045-7825(74)90029-2

[11] Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. La Canada, California, DCW Industries Inc., 1998. 477 p.

[12] Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. Санкт-Петербург, Изд-во Политехн. ун-та, 2012. 88 с.

[13] Молчанов А.М., Щербаков М.А., Янышев Д.С., Куприков М.Ю., Быков Л.В. Построение сеток в задачах авиационной и космической техники. Калуга, Изд-во «Эйдос», 2013. 262 с.

[14] Юн А.А. Теория и практика моделирования турбулентных течений. Москва, Изд-во УРСС, 2009. 272 с.

[15] Скворцов А.В. Триангуляция Делоне и ее применение. Томск, Изд-во Томского ун-та, 2002. 128 с.