533.6.011.5 Моделирование сверхзвукового обтекания затупленных конусов с учетом разрыва кривизны образующей тела

Булгаков В. Н. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Котенев В. П. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Сапожников Д. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

СВЕРХЗВУКОВОЙ ПОТОК, РАЗРЫВ КРИВИЗНЫ ОБРАЗУЮЩЕЙ ТЕЛА, ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ


doi: 10.18698/2309-3684-2017-2-8193


Предложена аналитическая зависимость для расчета давления на поверхности затупленных конусов, обтекаемых сверхзвуковым потоком газа, с учетом разрыва кривизны образующей. Для определения свободных параметров зависимости применялись генетический алгоритм и каскадные методы оптимизации функционала метода наименьших квадратов. Полученные результаты даны в сравнении со строгим численным решением невязкой задачи. Сравнение показывает, что возможно использовать аналитическую формулу для распределения давления по поверхности в широком диапазоне чисел Маха при разных углах полураствора конуса. В отличие от известных работ предлагаемая зависимость позволяет учесть разрыв кривизны образующей в точке сопряжения сферы с конической поверхностью.


[1] Mayer C.S.J., Laible A.C., Fasel H.F. Numerical investigation of wave packetsin mach 3.5 cine boundary layer. AIAA Journal, 2011, vol. 49, no. 1, pp. 67–86.
[2] Gauer M., Paull A. Numerical investigation of a spiked blunt nose cone at hypersonic speeds. Journal of Spacecraft and Rockets, May-June 2008, vol. 45, no. 3, pp. 459–471.
[3] Tissera Sh., Drikakis D. Computational fluid dynamics methods for hypersonic flow around blunted-cone-cylinder-flare. Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 47, no. 4, July-August 2010, pp. 563–570.
[4] Димитриенко Ю.И., Котенев В.П., Захаров А.А. Метод ленточных адаптивных сеток для численного моделирования в газовой динамике. Москва, Физматлит, 2011, 296 с.
[5] Димитриенко Ю.И., Коряков М.Н., Захаров А.А. Применение метода RKDG для численного решения трехмерных уравнений газовой динамики на неструктурированных сетках. Математическое моделирование и численные методы, 2015, No 8, с. 75–91.
[6] Ericsson L.E. Effects of nose bluntness, angle of attack, and oscillation amplitude of hypersonic unsteady aerodynamics of slender cones. AIAA Journal, 1971, vol. 9, no. 2, pp. 297–304.
[7] Саранцев А.И. Дополнение к методу скачков-расширений второго порядка точности. Ученые записки ЦАГИ, 1991, т. XXII, No 1, с. 82–88.
[8] Котенев В.П. Точная зависимость для определения давления на сфере при произвольном числе Маха сверхзвукового набегающего потока. Математическое моделирование, 2014, т. 26, No 9, с. 141–148.
[9] Котенев В.П., Сысенко В.А. Аналитические формулы повышенной точности для расчета распределения давления на поверхности выпуклых, затупленных тел вращения произвольного очертания. Математическое моделирование и численные методы, 2014, No 1 (1), с. 68–81.
[10] Котенев В.П. Определение положения звуковой точки на поверхности затупленного тела. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. Спец. выпуск «Математическое моделирование», с. 150–153.
[11] Котенев В.П., Булгаков В.Н., Ожгибисова Ю.С. Модификация метода Польгаузена для расчета тепловых потоков на затупленных телах. Математическое моделирование и численные методы, 2016, No 3 (11), с. 33–52.
[12] Димитриенко Ю.И., Захаров А.А., Коряков М.Н., Сыздыков Е.К. Моделирование сопряженных процессов аэрогазодинамики и теплообмена на поверхности теплозащиты перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2014, No 3, с. 23–34.
[13] Лунев В.В. Течение реальных газов с большими скоростями. Москва, Физматлит, 2007, 759 с.
[14] Краснов Н.Ф. Основы аэродинамического расчета. Аэродинамика тел вращения, несущих и управляющих поверхностей. Аэродинамика летательных аппаратов. Москва, Высшая школа, 1981, 496 с.
[15] Любимов А.Н., Русанов В.В. Течения газа около тупых тел. В 2 ч. Ч. 2. Москва, Наука, 1970, 379 с.
[16] Пантелеев А.А. Метаэвристические алгоритмы поиска глобального экстремума. Москва, Изд-во МАИ-Принт, 2009, 159 с.
[17] Коваленко В.В. Метод расчета невязкого сверхзвукового обтекания фюзеляжей и крыльев и их компоновок. Труды ЦАГИ, 1975, вып. 1699.


Булгаков В.Н., Котенев В.П., Сапожников Д.А. Моделирование сверхзвуково- го обтекания затупленных конусов с учетом разрыва кривизны образующей тела. Математическое моделирование и численные методы, 2017, No 2, с. 81–93.



Скачать статью

Количество скачиваний: 937