схожего по конфигурации с КА “Mars Pathfinder”. Исследование КА
такой же конфигурации проведено в работе [17], но с учетом перехода
к турбулентному режиму течения и последующим использованием
турбулентной модели.
В ряде работ изучаются переходное и турбулентное течения око-
ло КА “Fire II”. В частности, в работе [18] был использован метод
усреднения уравнений Навье–Стокса по Рейнольдсу (RANS, Reynolds-
averaged Navier–Stokes) в совокупности с
k
−
ω
и Spalart–Allmaras тур-
булентными моделями для моделирования поля течения вокруг КА
“Fire II”. В последующих работах [19–21] исследовались возможности
и ограничения метода моделирования отсоединенных вихрей (DES,
detached eddy simulation) при расчетах теплового состояния спускае-
мых КА. В работе [22] приведены результаты RANS моделирования
по тепловым нагрузкам с учетом неравновесной химической кинети-
ки, в результате которых получено хорошее соответствие с данными
летных испытаний.
Угол входа КА “Fire II” в атмосферу составлял
∼
3
◦
, cкорость входа
— 11327 м/с и превышала вторую космическую. В процессе движе-
ния в атмосфере угол атаки
α
возрастал, принимая значения
7
,
7
◦
,
13
◦
и достигая максимума
19
,
5
◦
на заключительном этапе эксперимен-
та. Увеличение угла атаки является причиной изменения физических
характеристик КА “Fire II” в процессе спуска. Поэтому необходимы
моделирование полей течения около КА и расчет местных характе-
ристик при угле атаки, отличном от нуля. Результаты расчетов полей
течения при
α
= 0
показывают, что течение в следе за аппаратом
крайне асимметрично.
В большинстве предшествующих работ по вычислительной аэро-
динамике спускаемых КА основное внимание уделялось исследова-
нию тепловых и динамических нагрузок на заднюю поверхность ап-
парата и аэротермодинамики следа за ним; кроме того, вычисления
проводились в основном для
α
= 0
. В настоящей статье приведе-
ны описания геометрической модели спускаемого аппарата и условий
летного эксперимента, применяемых вычислительных моделей и ме-
тодик построения расчетных сеток, представлены результаты трехмер-
ного RANS моделирования поля течения для КА “Fire II” при различ-
ных углах атаки с использованием разных моделей турбулентности
и проанализировано их влияние на структуру сложных трехмерных
приповерхностных течений, местные тепловые и аэродинамические
характеристики как задней, так и передней поверхностей КА “Fire II”.
Геометрическая модель КА и условия набегающего потока.
Цель программы полетов КА “Fire II” [10] состояла в исследовании на-
грева летательного аппарата, имеющего характерную форму для спус-
каемых КА “Аполлон”, входившего в земную атмосферу на скорости,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 2 5
