МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УДК 533.6
А. Л. Ж е л е з н я к о в а, С. Т. С у р ж и к о в
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯ
ТЕЧЕНИЯ ПРИ ВХОДЕ В АТМОСФЕРУ ЗЕМЛИ
СПУСКАЕМОГО АППАРАТА
С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КАЧЕСТВОМ
Приведены результаты численного моделирования обтекания
сверхзвуковым потоком идеального газа спускаемого космическо-
го аппарата “Fire II” при входе в атмосферу Земли. Моделирова-
ние проводилось на основе численного решения системы уравнений
Навье–Стокса на неструктурированных сетках в трехмерной по-
становке с учетом сжимаемости газа.
Методами вычислительной аэродинамики исследованы особен-
ности структуры полей течения и теплофизические процессы
во всей возмущенной области вокруг спускаемого аппарата от
головной ударной волны до дальнего следа, поведение местных
аэродинамических и тепловых характеристик, а также структура
сложных трехмерных вихревых течений у поверхности аппарата
в условиях невозмущенного набегающего потока, соответствую-
щих различным точкам возможных траекторий входа спускаемого
аппарата в атмосферу Земли. Вычисления проведены в диапазоне
изменения углов атаки
α
от
0
до
20
◦
.
В рамках ряда моделей турбулентности исследовано влияние
угла атаки
α
на поле течения, вихревые приповерхностные те-
чения и местные аэродинамические и тепловые характеристики
вдоль передней (носовой) и задней поверхностей. Результаты рас-
четов сопоставлены с данными летных испытаний, лабораторных
экспериментов и приведенными в литературе данными расчетно-
теоретического анализа.
Ключевые слова
:
численное моделирование, аэротермодинамика, газовая
динамика, теплообмен, сверхзвуковые течения, спускаемые космические
аппараты, уравнения Навье–Стокса, турбулентность, неструктуриро-
ванные сетки.
При движении в атмосфере спускаемые космические аппараты
(КА) подвергаются большим тепловым и динамическим нагрузкам,
и при проектировании перспективных спукаемых аппаратов большое
значение имеют расчетно-теоретические методы анализа полей тече-
ния и тепловых нагрузок, адекватность которых реальным условиям
может быть установлена при всестороннем анализе возможных фи-
зических моделей и расчетных схем и сопоставлении их с данными
натурных испытаний. Наиболее полная информация по характеристи-
кам поля течения и тепловым нагрузкам получена в рамках програм-
мы полетов КА “Fire II” при входе в атмосферу Земли со скоростью,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 2 3
