рами
12
L
b
. Начальная расчетная сетка с общим числом ячеек
N
0
≈
300 000
в
процессе вычислений дробилась на более мелкие ячейки в областях с боль-
шими градиентами скорости.
Анализ структур дозвукового обтекания исследуемых тел, полученных
с помощью численного моделирования, позволил выявить эффект полного
разрушения области отрывного течения за стабилизирующими устройства-
ми для значений
σ >
23
% за счет интенсивной инжекции струй газа через
перфорационные отверстия в донную область (рис. 2). При увеличении ско-
рости невозмущенного потока (например, до
u
∞
= 50
м/c) стационарное
обтекание сохраняется при той же степени перфорации.
Поскольку применение стабилизирующих устройств в первую очередь
направлено на повышение осевой силы и изменение положения центра да-
вления, наибольший интерес представляет исследование влияние перфора-
ции на значения соответствующих коэффициентов
C
x
и
C
d
.
На рис. 3,
а, . . . , г
приведены зависимости
C
x
(
α
)
, полученные экспери-
ментально, для тела вращения с торцевым и полусферическим затуплени-
ями при различных степенях перфорации стабилизирующих диска и юбки.
Приведенные данные наглядно иллюстрируют влияние на аэродинамический
коэффициент осевой (продольной) силы степени перфорации и вида стабили-
зирующего устройства, а также формы лобовой части ЛА, которая определяет
характер его обтекания (безотрывное или отрывное). При использовании ста-
билизирующего диска (см. рис. 3,
а, б
) с увеличением
σ
практически во всем
диапазоне углов атаки
C
x
падает. В этом случае наличие перфорационных
отверстий приводит, с одной стороны, к массообмену между областью от-
рыва на боковой поверхности тела вращения и областью отрыва за диском,
смещению точки присоединения потока на тормозном устройстве ближе к
поверхности тела и, как следствие, возрастанию
C
x
. С другой стороны, от-
верстия уменьшают площадь поверхности диска, на которую воздействует
большее динамическое давление, что вызывает уменьшение коэффициента
продольной силы. При пространственном обтекании (
α
6
= 0
) эффект умень-
шения коэффициента продольной силы при увеличении
σ
усиливается.
Для стабилизирующей юбки, наоборот, наличие перфорации способству-
ет увеличению коэффициента продольной силы во всем исследованном диа-
пазоне углов атаки (см. рис. 3,
в, г
). Это связано в первую очередь с увели-
чением площади поверхности юбки за счет проекции боковой поверхности
отверстий и частичным торможением струек потока при взаимодействии с
внутренней поверхностью отверстий. Наиболее существенное возрастание
коэффициента продольной силы наблюдается при обтекании тела со сфери-
ческим затуплением, т.е. в условиях отсутствия обширной отрывной зоны
перед стабилизирующим элементом.
Зависимости коэффициента нормальной силы и момента тангажа от сте-
пени перфорации диска и юбки приведены на рис. 3,
д, е
. Анализируя по-
лученные данные, можно сделать вывод о том, что значения коэффициента
нормальной силы и момента тангажа для тела с полусферическим затупле-
нием в диапазоне малых и умеренных степеней перфорации
σ
будет ниже по
сравнению со значениями этих коэффициентов для тела с торцевым затупле-
нием. При
σ >
16
% и
α <
30
◦
значения коэффициентов
C
y
и
m
z
для двух
видов затуплений будут практически одинаковыми.
Положение центра давления для тела вращения с диском несколько воз-
растает для больших значений
σ
(рис. 3,
з
), а для тела со стабилизирующей
юбкой остается практически неизменным.
Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных зависимостей
коэффициента нормальной силы
C
y
(
α
)
и центра давления
C
d
(
α
)
от угла ата-
ки (рис. 3,
ж, з
) для тела вращения со стабилизирующим диском показал,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1 75
