ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИСТЕНОЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ В РАСШИРЕННОМ КНУДСЕНОВСКОМ СЛОЕ

4 Октября 2022

Докладчики: Березко Максим Эдуардович, Никитченко Юрий Алексеевич (МАИ)

Тезисы доклада "ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИСТЕНОЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ В РАСШИРЕННОМ КНУДСЕНОВСКОМ СЛОЕ" 

Представлены результаты численных расчётов течений высокой динамической неравновесности. Предложен метод комбинирования кинетической и гидродинамической моделей на примере плоского течения Куэтта. В качестве гидродинамической модели используется система моментных уравнений неполного 2-го порядка, которая представляет собой систему уравнений Навье-Стокса-Фурье. Кинетическая модель представлена модельным кинетическим уравнением многоатомных газов [1]. Исследовано влияние выбора в качестве гидродинамической модели системы моментных уравнений старшего порядка на точность и физическую адекватность результатов численного эксперимента. В качестве такой модели использована система моментных уравнений 3-го порядка М3. Проведён анализ влияния граничных условий на результаты расчётов гидродинамической модели для широкого интервала чисел Кнудсена и Маха. В качестве тестовой задачи также выбрано плоское течение Куэтта. Исследовались граничные условия прилипания и скольжения пограничного слоя. Предложен метод расчёта течений в окрестности поверхности большой кривизны. Исследуется задача обтекания гиперзвуковым потоком бесконечно острой кромки с использованием модельного кинетического уравнения многоатомных газов. Результаты расчета нормальных напряжений по поверхности пластины сравнивались с экспериментальными данными работы [2]. Впервые удалось явно выделить поверхность разрыва и учесть молекулярные потоки из невозмущённого газа и потоки, которые взаимодействовали с твёрдой поверхностью. Показано, что параметры газа в особой точке, отделяющей острую кромку от набегающего потока, не могут рассматриваться как усредненные значения параметров в окрестности этой точки.

1. Никитченко Ю.А. Модельное кинетическое уравнение многоатомных газов. // ЖВМ и МФ. 2017. Том 57. № 11. С. 1882–1894.

2. Becker M., Boyland D.E. Flow field and surface pressure measurements in the fully merged and transition flow regimes on a cooled sharp flat plate, Rarefied Gas Dynamics , Suppl. 4, Vol. 2, ed. by C.L. Brundin, Academic Press, New York, 1967. Pp. 993-1014.