10 / 19
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3
13
(
y
dF
или
x
dF
) увеличивает угол атаки на плече
L
(
x
L
или
),
y
L
и
0,
z
dM
если сила уменьшает угол атаки.
Тогда
*
*
;
,
n
z
y
y
S
n
x
x
z
z
m
M
p p
x x
p p
y y dS
m M q S L
(27)
где
L
— продольный размер КА.
В расчетах использовали следующие числовые значения:
L
= 49 см,
*
0, 65 .
x
L
Краевые условия.
В набегающем потоке задавали скорость
V
и
условия невозмущенного газа для нужной высоты полета
( ,
),
p
связанные термическим уравнением состояния (10) с температурой
T
и молекулярной массой
M
= 29 г/моль. Эти граничные условия зада-
вали на всей внешней поверхности расчетной области, кроме плоско-
сти выходного по потоку сечения. Газодинамические возмущения не
достигали этой границы. На поверхности СА задавали условия прили-
пания.
Температуру поверхности рассчитывали, исходя из баланса нагре-
ва поверхности конвективным и радиационным тепловым потоком
теплоты и потери теплоты излучением со степенью черноты 0,8. Для
нейтральных частиц поверхность полагали некаталитической, а для
заряженных частиц задавали условие полной рекомбинации. Считали,
что на обтекаемой поверхности достигается термическое равновесие
V
(
).
w
T T
Граничные условия в выходном сечении
max
x x
задавали в виде
0,
где
V,
, , , , ,
,
i
m
u v T Y e
— координатная линия, под-
страиваемая к линиям тока. Кроме пограничного слоя у поверхности,
замыкаемого течением в донной области, здесь всегда наблюдалось
сверхзвуковое течение; начальные условия — это параметры невозму-
щенного потока.
Результаты расчета полей газодинамических функции.
Расчеты
выполнены для условий входа КА Stardust, представленных в таблице.
Использованы два авторских компьютерных кода: NERAT-2D —
для расчета осесимметричного течения под нулевым углом атаки;
NERAT-3D — для расчета обтекания КА Stardust под углом атаки
=
= 10
. Расчетные сетки для трехмерного и двухмерного случаев пока-
заны на рис. 1 и 2.