Эффект объемной вязкости в задачах аэротермодинамики

8 Октября 2013

11:00

Телемост ЦАГИ-ИТПМ СО РАН-СПбГПУ-НИИМ МГУ
On-line трансляция из НИИМ МГУ

ЦАГИ, корп. №8, конференц-зал

Докладчик: Тирский Григорий Александрович, д.ф-м.н.,(Московский Физико-Технический Институт)

Авторы:Тирский Григорий Александрович, д.ф-м.н.; Рогов Борис Вадимович, д.ф-м.н.; Чикиткин Алексндр Виктиорович, аспирант, (Московский Физико-Технический Институт)

Тезисы доклада «Эффект объемной вязкости в задачах аэротермодинамики»

В настоящее время известно, хотя и не очень широко, что классическая форма уравнений Навье — Стокса (НС) для сжимаемого газа применима, в лучшем случае, только к не очень плотным одноатомным газам, если использовать гипотезу Стокса, представляющую собой связь между коэффициентом сдвиговой вязкости μ и вторым коэффициентом вязкости μ′ в виде 2μ+ μ′=0

В данном докладе на основании изучения обширной литературы были получены формулы для ОКВ. Эти формулы были применены к решению задачи о структуре фронта прямой ударной волны (УВ) и к решению задачи о сверхзвуковом обтекании затупленных тел в рамках параболизованных уравнений НС (ПУНС) с учетом структуры фронта головной ударной волны.

Первая задача исследовалась, начиная с 20х годов прошлого века, без учета ОКВ, что привело к выводу, что уравнения сплошной среды, в частности, уравнения НС, не дают правильного значения ширины УВ, она получается меньше реальной (экспериментальной) с ошибкой до 200%. Учет ОКВ в наших работах дал в этой задаче правильную ширину УВ и профили газодинамических параметров во фронте УВ. Расчеты были выполнены для азота до Маха набегающего потока, равного 10. Для азота μ_b≈μ.

Во второй задаче было получено с учетом ОКВ увеличение теплового потока до 15% по сравнению с решением без учета ОКВ. Коэффициент сопротивления практически не изменился. Это было связано с тем, что в рамках ПУНС в уравнении количества движения вдоль маршевого направления члены с ОКВ выпадают.

Ширина головной УВ в этой задаче обтекания хорошо совпала с шириной УВ, полученной в первой задаче для изолированной УВ. ОКВ влияет также на устойчивость и ламинарно-турбулентный переход пограничного слоя.

На сегодняшний день нет литературы, в которой детально исследовано влияние ОКВ на аэродинамические и тепловые характеристики КА. Полученные в литературе решения задач входа КА в атмосферы Марса и Венеры μ_b(CO₂)>>μ, а также Юпитера и Сатурна μ_b(H₂)>>μ без учета ОКВ требуют пересмотра, это является хорошей мотивацией изучения эффекта ОКВ в задачах аэротермодинамики.