УДК 533.6.011.8
М. А. К о т о в, В. В. К у з е н о в
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЕРСПЕКТИВНЫХ
ГИПЕРЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Кратко описан алгоритм численного решения уравнений Навье–
Стокса, осредненных по Рейнольдсу в областях сложной про-
странственной формы. Приведены результаты расчета обтекания
сверхзвуковым потоком воздуха гиперзвукового летательного аппа-
рата Waverider. Изложены различные методы создания сложных
моделей поверхностей перспективных гиперзвуковых летательных
аппаратов X-43, Waverider, Х-51А.
E-mail:
Ключевые слова
:
газовая динамика, гиперзвуковые летательные аппа-
раты, уравнения Навье–Стокса, численные методы, адаптивные декар-
товы сетки, геометрическое моделирование сложных поверхностей.
К одним из наиболее важных и сложных проблем аэротермоди-
намики аэрокосмических аппаратов можно отнести вопросы модели-
рования сложных (трехмерных) элементов течения у поверхности ги-
перзвуковых летательных аппаратов (ГЛА): отрывных течений и те-
чений присоединения, ламинарно-турбулентных переходов, сложных
ударно-волновых взаимодействий). Однако реальные физические экс-
перименты в этой области отличается высокой стоимостью и сопря-
жены со множеством технологических и технических трудностей. По-
этому большое значение для оптимизации конструкции и рабочих ха-
рактеристик ГЛА имеет численное моделирование аэротермодинами-
ческих и теплофизических процессов. При рассмотрении сверх- и ги-
перзвуковых течений необходимо также, чтобы вычислительные коды,
предназначенные для расчетов течений газа в рамках уравнений Эйле-
ра, Навье–Стокса и Рейнольдса, включали в себя специализированные
базы данных по термодинамическим, кинетическим и транспортным
свойствам индивидуальных газов и газовых смесей.
На первом этапе из всей совокупности указанных задач интерес
представляют лишьмоделирование формы изучаемых объектов тех-
ники, их размеров и взаимное расположение, а не физических свойств
этих тел. Построение таких поверхностей базируется на аналитиче-
ской и дифференциальной геометрии, методах вычислительной мате-
матики. Усложняющей особенностью при построении геометрической
модели ГЛА является необходимостьучета многосвязности областей,
составляющих поверхностьтела, и сопряжений между элементами по-
верхности. Такой тщательный учет особенностей формы поверхности
связан с решением последующей задачи построения расчетных сеток
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 3 17
