представляет собой вихревую линию или поверхность. Топология та-
кого сложного трехмерного течения на качественном уровне описана
в работе [11]. Сравнение распределений числа Маха, приведенных
на рис. 2,
в, г
(см. 3-ю полосу обложки) показывает, что возвратно-
вихревое течение у разных по форме аппаратов наблюдается в раз-
ных пространственных областях: в нижней части (по отношению к
оси симметрии) донной области для MSL-аппарата (см. рис. 2,
в, г
, 3-
я полоса обложки) и в верхней части для сегментально-конического
аппарата (см. рис. 2,
д, е
, 3-я полоса обложки).
Таким образом, можно сделать вывод, что пространственное рас-
положение сингулярных точек и поверхностей зависит от угла атаки,
теплофизических условий в натекающем потоке и пространственной
формы спускаемого аппарата.
На рис. 5 показаны распределения давления, продольной скоро-
сти и температуры в плоскости симметрии течения для модели MSL
(регулярная сетка [12]) при следующих значениях аэротермодина-
мических параметров в набегающем потоке:
α
= 5
◦
, M
∞
= 10
,
31
;
P
∞
= 2079
,
3
Па;
T
∞
= 49
,
5
K. Поверхностное распределение кон-
вективного теплового потока для аналогичной расчетной сетки и
условий в набегающем потоке приведены на рис. 3,
а, б
(см. 3-ю
полосу обложки).
Из этих распределений следует, что максимальные значения давле-
ния
P
≈
210
Па, температуры
T
w
≈
1100
K и конвективного теплового
потока
q
w
≈
10
Вт/см
2
реализуются в точке торможения потока на
лобовой поверхности спускаемого КА. На задней поверхности спус-
каемого аппарата наибольшие значения
Т
w
≈
700
K,
q
w
≈
0
,
5
Вт/см
2
достигаются в зоне сингулярности потока и в нижней (по отноше-
нию к оси симметрии) части спускаемого аппарата, где максималь-
но влияние головной ударной волны. Сравнение интенсивности кон-
вективного нагрева, предсказываемого расчетами (регулярной сетки,
сегментально-конического спускаемого КА), с экспериментальными
данными, приведенными в работе [10], показано на рис. 6. В этом слу-
чае максимальные значения конвективного теплового потока также
наблюдаются в точке торможения, но уровень их значений существен-
но ниже и составляет
q
w
≈
1
Вт/см
2
.
Выводы.
С использованием разработанных трехмерных кодов,
предназначенных для расчета аэротермодинамики спускаемых КА
выполнены расчеты аэротермодинамики двух моделей КА, имею-
щих разную геометрическую форму. Выполненные расчеты дают
представление о топологии поля течения вблизи КА, обтекаемого
под различными углами атаки. Расчетные значения конвективных
тепловых потоков удовлетворительно согласуются с имеющимися
экспериментальными данными. Вычислительные эксперименты, про-
веденные при подготовке настоящей статьи (использование разных
методов, структурированных и неструктурированных сеток, разных
расчетных областей и т.д.), приводят к выводу, что в исследовании за-
кономерностей пространственного обтекания спускаемых КА вязким
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3 11
