Теплообмен и трение в тонком воздушном ламинарном пограничном слое над поверхностью полусферы

Качественное решение задачи о расчете конвективного теплообмена может быть получено только в результате численного интегрирования дифференциальных уравнений пограничного слоя, что сопряжено с преодолением целого ряда вычислительных проблем, поэтому важным является разработка относительно простых, но достаточно высокоточных методов расчета. Как первое приближение к решению данной задачи можно рассматривать применение метода эффективной длины, который характеризуется удовлетворительной с точки зрения практики точностью расчета конвективного теплообмена, вследствие чего он получил широкое распространение при проектировании летательных аппаратов. Однако этот метод также характеризуется относительно высокой трудоемкостью, хотя она и значительно ниже, чем при численном интегрировании дифференциальных уравнений пограничного слоя. Наиболее же эффективным подходом к решению задач теплообмена и трения в инженерной практике является использование простых алгебраических формул, полученных на базе аппроксимации результатов строгих численных расчетов или экспериментальных исследований. К сожалению, в литературных источниках отсутствует информация о точности этих формул в различных условиях функционирования изделий. Данная проблема решена на базе систематического численного расчета уравнений пограничного слоя в максимально строгой расчетно-теоретической постановке, а также детального анализа точности полученных алгебраических формул и их литературных аналогов

Литература

[1] Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М., ИЛ, 1961.

[2] Предводителев А.С., ред. Таблицы термодинамических функций воздуха. М., Вычислительный центр АН СССР, 1962.

[3] Горский В.В. Теоретические основы расчета абляционной тепловой защиты. М., Научный мир, 2015.

[4] 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.

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

[6] Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М., Физматлит, 1958.

[7] Землянский Б.А., ред. Руководство для конструкторов. Конвективный теплообмен изделий РКТ. Королёв, ЦНИИмаш, 2010.

[8] Мурзинов И.Н. Ламинарный пограничный слой на сфере в гиперзвуковом потоке равновесно диссоциированного воздуха. Изв. АН СССР. МЖГ, 1966, № 2, с. 184--191.

[9] Авдуевский В.С., Кошкин В.К. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. М., Машиностроение, 1975.

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

[11] Пасконов В.М., Полежаев Ю.В. Нестационарное плавление вязкого материала в окрестности точки торможения. В: Численные методы в газовой динамике. М., Изд-во Московского университета, 1963, с. 123--134.

[12] Нариманов Г.С., Тихонравов М.К. Основы теории полета космических аппаратов. М., Машиностроение, 1972.

[13] Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М., Энергия, 1976.

[14] Анфимов Н.А. Тепло- и массообмен в окрестности критической точки при вдуве и отсосе различных газов через поверхность. Изв. АН СССР. МЖГ, 1966, № 1, с. 18--27.

[15] Devey C.F. Use of local similarity concepts in hypersonic viscous interaction problem. AIAA J., 1963, vol. 1, no. 1, pp. 171--179. DOI: https://doi.org/10.2514/3.1464

[16] Emmons H.W., Leigh D.C. Tabulation of the Blasius function with blowing and suction. Aerounaut. Rec-Council. Current Papers, 1954, no. 157.