К вопросу о расчете конвективного теплообмена в ламинарно-турбулентном пограничном слое на непроницаемой поверхности полусферы

Качественное решение задачи о расчете конвективного теплообмена в ламинарно-турбулентном пограничном слое сопряжено с необходимостью численного интегрирования дифференциальных уравнений этого слоя, дополненных полуэмпирическими моделями турбулентной вязкости, апробированными на результатах экспериментальных исследований, выполненных в условиях, обеспечивающих моделирование газодинамической картины обтекания тела газовым потоком. С точки зрения практических приложений важным является разработка относительно простых методов расчета с высокой точностью. В настоящее время наиболее широкое распространение для решения указанных задач в авиационной и ракетно-космической технике получил метод эффективной длины, разработанный академиком В.С. Авдуевским. Отмечено, что при расчете высокотемпературных затупленных частей летательных аппаратов использование этого метода и стандартных моделей турбулентной вязкости сопряжено с внесением в расчет значительных ошибок. Приведено решение проблемы, основанное на построении систематических численных решений уравнений ламинарно-турбулентного пограничного слоя с последующей их аппроксимацией. Показано, что применение данного подхода позволяет обеспечить как удовлетворительную точность расчета, так и простоту решения задачи

Литература

[1] Землянский Б.А., ред. Конвективный теплообмен летательных аппаратов. М., Физматлит, 2014.

[2] Горский В.В., Пугач М.А. Ламинарно-турбулентный теплообмен на поверхности полусферы, обтекаемой сверхзвуковым потоком воздуха. Ученые записки ЦАГИ, 2014, т. 46, № 6, с. 36--42.

[3] Горский В.В. Методика численного решения уравнений ламинарно-турбулентного пограничного слоя на проницаемой стенке затупленного тела вращения. Космонавтика и ракетостроение, 2017, № 3, с. 90--98.

[4] Уидхопф Дж.Ф., Холл Р. Измерение теплопередачи на затупленном конусе под углом атаки при переходном и турбулентном режиме течения. Ракетная техника и космонавтика, 1972, т. 10, № 10, с. 71.

[5] Widhopf G.F. Laminar, transitional and turbulent heat transfer measurement on a yawed blunt conical nosetip. AIAA Journal, 1972, vol. 10, no. 10, pp. 1318--1325. DOI: 10.2514/3.50376

[6] Cebeci T., Smith A.M.O. Analysis of turbulent boundary layers. Academic Press, 1974.

[7] Лунев В.В. Метод среднемассовых величин во внешнем потоке с поперечной неоднородностью. Механика жидкости и газа, 1967, № 1, с. 127.

[8] Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М., ИИЛ, 1961.

[9] Горский В.В., Федоров С.Н. Об одном подходе к расчету вязкости диссоциированных газовых смесей, образованных из кислорода, азота и углерода. Инженерно-физический журнал, 2007, т. 80, № 5, с. 97--101.

[10] Горский В.В., Пугач М.А. Оценка влияния вдува газа на конвективный теплообмен в ламинарном и турбулентном пограничных слоях. Ученые записки ЦАГИ, 2016, т. 47, № 4, с. 34--43.

[11] Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М., Физматгиз, 1958.

[12] Аоки М. Введение в методы оптимизации. Основы и приложения нелинейного программирования. М., Наука, 1977.