Булгаков В.Н., Котенев В.П., Ожгибисова Ю.С. «Аналитическое исследование ламинарного пограничного слоя около затупленных тел» Математическое моделирование, 31, № 6, с. 82-94 (2019)

При высокоскоростном обтекании наиболее нагруженными в тепловом отношении являются, как правило, затупленные элементы тел сложной формы, где газодинамические параметры испытывают значительные изменения. В связи с этим большое значение имеет быстрая оценка теплового нагружения на затупленных телах. Рассматриваются уравнения ламинарного пограничного слоя при установившемся осесимметричном течении сжимаемого совершенного газа, записанные в специальных координатах. В качестве граничного условия на стенке принято условие «прилипания», а на границе – равенство скорости и температуры соответствующим значениям внешнего потока. В методе Польгаузена вводят понятия толщины вытеснения и толщины потери импульса, находят связи для отношения этих величин к толщине пограничного слоя и выводят дифференциальное уравнение для определения формпараметра пограничного слоя, через который определяют остальные характеристики пограничного слоя. Модификация метода Польгаузена проводится для того, чтобы упростить процедуру расчета, исключив из неё дифференциальные уравнения. Аналогично скорости в виде полинома четвертой степени представляется специальная функция, в которую входит энтальпия и безразмерный «кинетический» параметр, подлежащий определению. Для нахождения коэффициентов полинома используются граничные условия на стенке и на границе пограничного слоя. Кинетический параметр определяется по-разному для тел различной формы. Приводятся результаты применения предложенного метода для расчета тепловых потоков, численное исследование которых также приведено в ряде работ в рамках полных систем уравнений Навье–Стокса и Прандтля. Сравнение результатов свидетельствует об эффективности изложенного метода.

Фомина А.В., Черных Г.Г. «Численное моделирование динамики цилиндрической зоны турбулентного смешения в продольном сдвиговом потоке» Математическое моделирование, 31, № 2, с. 112-128 (2019)

Построена основанная на усовершенствованной двухпараметрической модели турбулентности численная модель динамики цилиндрической локализованной области турбулентных возмущений в продольном горизонтально однородном сдвиговом потоке однородной жидкости. Результаты численных экспериментов демонстрируют существенное порождение энергии турбулентности за счет сдвигового течения. Рассмотрен вопрос о подобии течения по сдвиговому числу Фруда. Показано, что при достаточно больших значениях этого параметра, соответствующих малым градиентам скорости сдвигового течения, наблюдается подобие течения.

Герасимов С.И., Кикеев В.А., Смирнов Д.Ю. «Расчетно-экспериментальные исследования процессов при гиперзвуковых скоростях обтекания объектов» Вестник научно-технического развития, № 4, с. 47-50 (2019)

Обсуждается методика численного моделирования динамических процессов, происходящих при гиперзвуковом обтекании объектов. Расчетные данные сравниваются с данными, полученными при аэробаллистических испытаниях. Ключевые слова: аэробаллистические испытания, гиперзвуковое обтекание, численное моделирование, визуализация аэродинамических процессов.

Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. «Линейная устойчивость сверхзвукового пограничного слоя релаксирующего газа на пластине» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-15 (2019)

На основе линейной теории устойчивости исследовано развитие невязких и вязких двумерных дозвуковых возмущений в сверхзвуковом пограничном слое колебательно возбужденного газа на плоской пластине. В качестве исходной модели использовалась система двухтемпературной газовой динамики, включающая релаксационное уравнение Ландау–Теллера. Невозмущенный поток описывался автомодельным погранслойным решением для совершенного газа. Показано, что в невязком приближении возбуждение снижает максимальные инкременты нарастания наиболее неустойчивой второй моды на 10–12% по сравнению с идеальным газом. Рассчитаны кривые нейтральной устойчивости для первой и второй наиболее неустойчивых мод для чисел Маха М=2.2, 4.5, 4.8. Для обеих мод критические числа Рейнольдса при максимальном возбуждении превышают на 12–13% соответствующие значения для совершенного газа.

Голубкина И.В., Осипцов А.Н. «Влияние примеси неиспаряющихся капель на структуру течения и температуру адиабатической стенки в сжимаемом двухфазном пограничном слое» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 58-69 (2019)

Построена математическая модель и проведены численные расчеты задачи продольного обтекания плоской теплоизолированной пластины высокоскоростным стационарным потоком вязкого теплопроводного газа с примесью жидких капель, температура которых отличается от температуры несущей фазы. Рассматривается диапазон параметров течения, в котором испарением капель можно пренебречь, при этом внутри пограничного слоя температура капель может существенно изменяться. Математическая модель двухфазного пограничного слоя модифицирована с учетом неоднородности температуры по радиусу капель, что потребовало, наряду с решением макроуравнений двухжидкостной модели, находить решение уравнения теплопроводности внутри капель. На основании параметрических расчетов исследованы режимы течения с образованием жидкой пленки за счет осаждающихся на стенку капель. Определены параметры подобия и найден диапазон определяющих параметров, в котором за счет теплообмена с жидкой фазой в пограничном слое происходит заметное снижение температуры адиабатической стенки даже при очень малых исходных концентрациях капель.

Васильевский С.А., Гордеев А.Н., Колесников А.Ф. «Теплообмен и теплофизика дозвуковых струй диссоциированного воздуха, обтекающих цилиндрические модели в индукционном ВЧ-плазмотроне» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 98-112 (2019)

Проведено экспериментальное и численное исследование теплообмена дозвуковых течений высокоэнтальпийного воздуха в индукционном плазмотроне ВГУ-4 для трех вариантов секционированного разрядного канала с диаметром выходного сечения 30, 40 и 50 мм. В качестве модели использовался цилиндр с плоским торцом диаметром 20 мм. По экспериментальным данным численно восстановлены энтальпия h_e и скорость на оси струи с помощью программы Gamma. Предложен метод приближенного определения энтальпии h_e на основе экспериментальных данных и формулы Фэя–Риддела для теплового потока. Введен эффективный безразмерный радиус модели r_eff, учитывающий зависимость потока на внешней границе пограничного слоя от геометрии модели и разрядного канала и режима работы плазмотрона. Проведены расчеты r_eff для режимов работы плазмотрона ВГУ-4 с простым цилиндрическим разрядным каналом и секционированным каналом. Проведено сравнение расчетов энтальпии h_e с помощью “точного” и приближенного методов. Максимальное различие в значениях h_e составило 6%.