Расчетное исследование сверхзвукового воздухозаборного устройства в широком диапазоне параметров набегающего потока

Проведено исследование режимов течения потока в воздухозаборном утройстве смешанного сжатия с прямоугольным поперечным сечением при расчетном числе Маха набегающего потока, равном 2,0. Для расчета применена модель совершенного газа. Вычисления выполнены при трех значениях числа Маха набегающего потока (1,8, 2,0 и 3,0). Для описания течения потока с большими неблагоприятными градиентами давления использована k–ε-модель турбулентности. Исследованы дву- и трехмерная конфигурации воздухозаборного устройства. Рассмотрены варианты геометрии с системой слива пограничного слоя и без нее. Определено влияние системы слива пограничного слоя на течение потока в воздухозаборном устройстве и его характеристики. Для всех рассмотренных режимов по осредненным параметрам течения потока построены дроссельные характеристики. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало хорошее совпадение по осредненным параметрам течения потока. Полученные результаты могут быть основой дальнейшей оптимизации и повышения эффективности компоновки конструкции летательных аппаратов, увеличения запаса устойчивости воздухозаборников, а также создания программных систем регулирования сверхзвуковых входных устройств.

Литература

[1] Ремеев Н.Х. Аэродинамика воздухозаборников сверхзвуковых самолетов. Москва, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2002. 177 с.

[2] Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М., Котовский В.Н., Полев А.С., ред. Теория авиационных двигателей. В 2 ч. Ч 1. Москва, Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2005. 366 с.

[3] Калугин В.Т., ред. Аэродинамика. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 687 с.

[4] Снегирев А.Ю. Высокопроизводительные вычисления в технической физике. Численное моделирование турбулентных течений. Санкт-Петербург, Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 143 с.

[5] Молчанов А.М., Щербаков М.А., Янышев Д.С., Куприков М.Ю., Быков Л.В. Построение сеток в задачах авиационной и космической техники. Москва, МАИ, 2013. 260 с.

[6] Любимов Д.А., Потехина И.В. Исследование нестационарных режимов работы сверхзвукового воздухозаборника RANS/ILES-методом. Теплофизика высоких температур, 2016, т. 54, № 5, с. 784–791, doi: https://doi.org/10.7868/S0040364416050185

[7] Гунько Ю.П., Александров Е.А. Расчетное газодинамическое моделирование сверхзвукового трехмерного воздухозаборника. Теплофизика и аэромеханика, 2010, т. 17, № 1, с. 63–75.

[8] Trapier S., Deck S., Duveau P. Delayed Detached-Eddy Simulation and Analysis of Supersonic Inlet Buzz. AIAA Journal, 2008, vol. 46, no. 1, pp. 118–131, doi: https://doi.org/10.2514/1.32187

[9] Кукшинова И.В., Любимов Д.А., Соловьева А.А., Федоренко А.Э., Исследование возможностей газодинамического управления течением в пространственном воздухозаборнике легкого сверхзвукового самолета бизнес класса RANS/ILES-методом. Теплофизика высоких температур, 2019, т. 57, № 1, с. 127–136, doi: 10.1134/S0040364419010320

[10] Аюпов Р.Ш., Бендерский Л.А., Любимов Д.А. Изучение RANS/ILES методом влияния формы неоднородности в поле температуры набегающего потока на характеристики сверхзвукового воздухозаборника. Модели и методы аэродинамики. Матер. Восемнадцатой междунар. школы-семинара, Евпатория, 04–11 июня 2018, Москва, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2018, с. 14–16.

[11] Гунько Ю.П., Мажуль И.И., Нурутдинов В.И. Численное исследование разрушения сверхзвукового потока при дросселировании канала воздухозаборника. Теплофизика и аэромеханика, 2014, т. 21, № 2, с. 163–178.

[12] Aleksandrov V.Yu., Danilov M.K., Gouskov O.V., Gusev S.V., Kukshinov N.V., Prokhorov A.N., Zakharov V.S. Numerical and experimental investigation of different intake configurations of HEXAFLY-INT facility module. 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), Daegeon, Korea, September 26–30, 2016, ICAS-2016-0380.

[13] Дмитриенко Ю.И., Захаров А.А., Коряков М.Н. Моделирование газодинамических сверхзвуковых воздухозаборников на основе модели трехмерного пограничного слоя. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, № 2(2). URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/aero/39.html, doi: 10.18698/2308-6033-2012-2-39

[14] Мачин Р.Р., Третьяков В.Ф. Экспериментальное исследование системы слива пограничного слоя в криволинейном воздухозаборнике ВРД. Матер. XXVII науч.-техн. конф. по аэродинамике, Жуковский, 21–22 апреля 2016, Жуковский, Изд-во ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 2016, с. 161–162.

[15] Босняков С.М., Ремеев Н.Х. Исследование пространственного обтекания плоского воздухозаборника с боковыми щеками сверхзвуковым потоком газа. Ученые записки ЦАГИ, 1980, т. XI, № 5, с. 40–46.

[16] Бояровой В.Я., Мошаров В.Е., Радченко В.Н., Скуратов А.С., Струминская И.В. Влияние затупления передних кромок на течение в модельном воздухозаборнике. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2014, № 4, с. 43–47.

[17] Trapier S., Duveau P., Deck S. Experimental Study of Supersonic Inlet Buzz. AIAA Journal, 2006, vol. 44, no. 10, pp. 2354–2365, doi: https://doi.org/10.2514/1.20451