Конвективный теплообмен и трение в тонком ламинарно-турбулентном пограничном слое на проницаемой поверхности затупленного конуса малого удлинения

Аннотация

Расчет конвективного теплообмена и трения в ламинарно-турбулентном пограничном слое сопряжен с необходимостью численного интегрирования дифференциальных уравнений, дополненных теми или иными полуэмпирическими моделями кажущейся турбулентной вязкости, которые должны быть апробированы на результатах экспериментальных исследований, выполненных в условиях, обеспечивающих моделирование газодинамической картины обтекания тела газовым потоком. К сожалению, в настоящее время отсутствуют литературные данные об исследованиях ламинарно-турбулентного теплообмена на проницаемой поверхности затупленного тела. В этих условиях приходится идти по пути сравнения расчетных данных с результатами экспериментов, проведенных на телах острой формы. В литературных источниках описаны результаты исследований, выполненных для полусферы, в которых используется одна из полуэмпирических моделей кажущейся турбулентной вязкости, апробированная на результатах экспериментов, проведенных на непроницаемой поверхности тела такой формы. При этом удалось получить физически непротиворечивую картину влияния, оказываемого вдувом газа через стенку, на степень блокировки конвективного теплового потока. При отсутствии качественных экспериментальных данных по данному вопросу представляется обоснованным применение на практике полуэмпирической модели кажущейся турбулентной вязкости для оценки степени блокировки конвективного теплового потока и трения в указанных условиях. Решению аналогичной задачи для боковой поверхности затупленного конуса и посвящена настоящая работа

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Горский В.В., Саввина А.Г. Конвективный теплообмен и трение в тонком ламинарно-турбулентном пограничном слое на проницаемой поверхности затупленного конуса малого удлинения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2022, № 4 (143), c. 33--43. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2022-4-33-43

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. 45, № 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] Горский В.В. Теоретические основы расчета абляционной тепловой защиты. М., Научный мир, 2015.

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

[6] 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--79.

[7] Widhopf G.F., Hall R. Laminar, transitional and turbulent heat transfer measurement on a yawed blunt conical nosetip. AIAA J., 1972, vol. 10, no. 10. DOI: https://doi.org/10.2514/3.50376

[8] Горский В.В., Локтионова А.Г. Модифицированная алгебраическая модель турбулентной вязкости Себечи --- Смита для всей поверхности затупленного конуса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2020, № 4, с. 28--41. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2020-4-28-41

[9] Горский В.В., Локтионова А.Г. Моделирование теплообмена и трения в ламинарно-турбулентном пограничном слое над поверхностью полусферы. Математическое моделирование и численные методы, 2019, № 2, с. 51--67.

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

[11] 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.

[12] 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.

[13] Фогароли Р.П., Сейда А.Р. Измерения теплообмена и поверхностного трения на пористом конусе при вдувании воздуха в турбулентный пограничный слой при больших числах Маха потока. Ракетная техника и космонавтика, 1966, т. 4, № 6, с. 197--199.

[14] Горский В.В., Локтионова А.Г. Методика расчета степени блокировки теплообмена в ламинарно-турбулентном пограничном слое на поверхности полусферы вдувом газа. Космонавтика и ракетостроение, 2018, № 5, с. 72--78.

[15] Романенко П.Н. Гидродинамика и теплообмен в пограничном слое. М., Энергия, 1974.

[16] Culick F.E.C. The compressible turbulent boundary layer with surface mass transfer. Technical report TR-454. Cembridge, Massachusetts Institute of Technology Naval Supersonic Lab., 1960.