Численный расчет нестационарных аэродинамических характеристик цилиндрических моделей в условиях сверхзвукового ламинарного обтекания

1 / 10

АЭРОДИНАМИКА И ПРОЦЕССЫ
ТЕПЛООБМЕНА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ
УДК 533.6
ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ НЕСТАЦИОНАРНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ
СВЕРХЗВУКОВОГО ЛАМИНАРНОГО ОБТЕКАНИЯ
А.Ю. Галактионов, А.И. Хлупнов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
Нестационарные аэродинамические характеристики осесимметричных цилин-
дрических моделей фиксированных удлинений (l = l/D = 0,5; 2 и 10 ) численно
рассчитаны на ЭВМ с использованием программы, разработанной авторами.
Численное решение полных нестационарных уравнений Навье – Стокса получе-
но в рамках модели совершенного газа при ламинарном режиме течения. Ре-
шенная задача рассматривалась как сопряженная, так как для определения ко-
эффициента демпфирования (производной аэродинамического коэффициента
момента тангажа — m
∙
α +ω z
z ) потребовалось математическое моделирование
как нестационарных течений, так и свободных колебаний упомянутых моделей
относительно центра масс. Результаты расчетов сравнивались с известными
экспериментальными зависимостями.
Ключевые слова: уравнения Навье – Стокса, динамика вращательного движения,
сопряженная задача, численные методы, аэродинамическое демпфирование, тело
вращения, сверхзвуковое обтекание.
NUMERICAL CALCULATION OF UNSTEADY AERODYNAMIC
CHARACTERISTICS OF CYLINDER MODELS
FOR SUPERSONIC LAMINAR FLOW
A. Yu. Galaktionov, A.I. Khlupnov
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
The article describes computer calculations of unsteady aerodynamic characteristics
of the axially symmetrical cylinder models with a fixed aspect ratio (l = l/D = 0, 5;
2 and 10) using the program created by the authors. A numerical solution of the
Navier – Stokes equation is obtained for the perfect gas model in laminar flow. The
authors consider the solved problem as a conjugate one since it was necessary to
obtain a damping coefficient (an aerodynamic pitch damping moment — m
∙
α +ω z
z ),
which required mathematic modeling of both the unsteady flows and free oscillations
of the above mentioned bodies relative to the mass center. The results of the
calculation are compared to the well-known observed dependences.
Keywords: Navier – Stokes equations, dynamic of rotation, conjugate problem,
numerical methods, aerodynamic damping, body of rotation, supersonic flow.
Стремительное развитие грузопотока “поверхность Земли – орбита
Земли” и урбанизация ряда районов в окрестности предполагаемых
4 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 5