533.6.011.5 Численное моделирование турбулентного теплообмена на поверхности осесимметричного тела при наличии зоны отрывного течения

Харченко Н. А. (ФГБУ ВО "Московский авиационный институт")

ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ТУРБУЛЕНТНЫЙ ТЕПЛООБМЕН, ОТРЫВНЫЕ ТЕЧЕНИЯ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА, НЕСТРУКТУРИРОВАННЫЕ СЕТКИ


doi: 10.18698/2309-3684-2026-2-319


В данной работе представлена валидационная задача моделирования теплообмена на поверхности цилиндрически – конического тела при наличии зоны отрывного течения вследствие взаимодействия ударной волны с турбулентным пограничным слоем. Основной вычислительной сложностью рассматриваемой задачи является подробное разрешение турбулентного течения в пристеночной области с целью дальнейшего воспроизведения экспериментальных распределений поверхностных характеристик давления и теплового потока. В решаемой задаче имеет место наличие отрывной зоны, представляющей собой область возвратного течения, оказывающей существенное влияние на структуру пристеночного потока


[1] Holden M.S. Historical review of experimental studies and prediction methods to describe laminar and turbulent shock wave/boundary layer interactions in hypersonic flows. 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2006, p. 494.
[2] Holden M.S. Experimental studies of separated flows at hypersonic speeds. II— Two-dimensional wedge separated flow studies. AIAA Journal, 1966, vol. 4, no. 5, pp. 790-799.
[3] Holden M.S. Shock wave-turbulent boundary layer interaction in hypersonic flow. Tech. Rep. ARL TR 75–0204, 1975, p. 171.
[4] Holden M.S., Wadhams T.P., MacLean M. Measurements in Region of Shock Wave/Turbulent Boundary Layer Interaction from Mach 4 to 10 for Open and «Blind» Code Evaluation/Validation. 21st AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, June 24-27, 2013, San Diego, CA, AIAA Paper 2013-2836, pp. 1-25.
[5] Харченко Н.А. Численное моделирование аэротермодинамики высокоскоростных летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук: 01.02.05. Москва, МФТИ, 2021, 112 с.
[6] Харченко Н.А., Носенко Н.А. Численное моделирование обтекания высокоскоростным потоком цилиндрически–конического тела и двойного конуса. Математическое моделирование и численные методы, 2022, т. 35, № 3, с. 33-46.
[7] Харченко Н.А., Никонов А.М. Определение распределенных аэродинамических характеристик осесимметричного тела конфигурации SOCBT при турбулентном обтекании трансзвуковом потоком. Математическое моделирование и численные методы, 2023, т. 38, № 2, c. 100 – 128.
[8] Харченко Н.А., Никонов А.М. Носенко Н.А. Численное решение задачи турбулентного обтекания высокоскоростным потоком цилиндрически-конического тела. Материалы XXXIII научно-технической конференции по аэродинамике, декабрь 15-16, Жуковский, ЦАГИ, 2022, c. 101-102.
[9] Menter F. R., Kuntz M., Langtry R.B. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model. Turbulence, heat and mass transfer, 2003, vol. 4, pp. 625-632.
[10] Лунев В.В. Течение реальных газов с большими скоростями. Москва, Физматлит, 2007, 759 с.
[11] Родионов А.В. Разработка методов и программ для численного моделирования неравновесных сверхзвуковых течений в приложении к аэрокосмическим и астрофизическим задачам. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук: 05.13.18. Саров: ИТМФ, 2019, 299 с.
[12] 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, т. 8, № 4, c. 75-91.
[13] Димитриенко Ю.И., Коряков М.Н., Юрин Ю.В., Захаров А.А., Сборщиков С.В., Богданов И.О. Сопряженное моделирование высокоскоростной аэротермодинамики и внутреннего тепломассопереноса в композитных аэрокосмических конструкциях. Математическое моделирование и численные методы, 2021, т. 31, № 3, c. 42-61.
[14] Liou M.S. A sequel to AUSM: AUSM+. Journal of Computational Physics, 1996, vol. 129, №2, pp. 364-382.
[15] Годунов С.К. Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидродинамики. Математический сборник, 1959, т. 47 (89), № 3, с. 271-306.
[16] Kitamura K. Advancement of shock capturing computational fluid dynamics methods: numerical flux functions in finite volume method. Singapore, Springer, 2020, 136 p.
[17] Chen S.S., Cai F.J., Xue H.C., Wang N., Yan C. An improved AUSM-family scheme with robustness and accuracy for all Mach number flows. Applied Mathematical Modelling, 2019, vol. 77, pp. 1065-1081.
[18] Никонов А.М., Харченко Н.А. Численное моделирование турбулентного горения водорода в сверхзвуковом потоке горячего влажного воздуха. Химическая физика, 2025, т. 44, № 4, с. 69 – 78.
[19] Крюков И.А., Иванов И.Э., Ларина Е.В. Программный комплекс расчета высокоскоростных течений hySol. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2021, т. 22, № 1, с. 5.
[20] Michalak K., Ollivier-Gooch C. Limiters for unstructured higher-order accurate solutions of the Euler equations. 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2008, AIAA, art. no. 2008-776.
[21] Shu C. W., Osher S. Efficient implementation of essentially non-oscillatory shock-capturing schemes, II. Journal of Computational Physics, 1989, vol. 83, №1, pp. 32-78.


Харченко Н.А. Численное моделирование турбулентного теплообмена на поверхности осесимметричного тела при наличии зоны отрывного течения. Математическое моделирование и численные методы, 2026, № 2, с. 3–19.



Скачать статью

Количество скачиваний: 8