В связи с техническими работами в центре обработки данных, часть прикреплённых файлов в настоящее время недоступна.
 
скрыть

Создание континуально-кинетических гибридных моделей и эффективных численных алгоритмов решения внутренних и внешних задач транс- сверх- и гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса и КнудсенаНИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
3 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Создание гибридных универсальных математических моделей для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса (чисел Кнудсена)
Результаты этапа:
4 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Создание гибридных универсальных математических моделей для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса (чисел Кнудсена)
Результаты этапа: Параметры входа тела сферической формы в атмосферу Марса с гиперзвуковой скоростью пересчитаны из условий обтекания недорасширенной струей углекислого газа цилиндрической модели с торцевым затуплением в ВЧ-плазмотроне, что позволило экстраполировать измеренный в эксперименте тепловой поток в точке торможения модели с произвольной каталитичностью теплозащитного покрытия на условия гиперзвукового обтекания затупленных тел. Получены асимптотические решения уравнений тонкого вязкого ударного слоя для числа Стантона и коэффициентов трения на поверхности в переходном режиме гиперзвукового обтекания пространственных тел разреженным газом, соответствующим полету космических аппаратов на больших высотах, переходящие в решения в свободномолекулярном режиме обтекания. Начата работа по выводу коэффициентов уравнений физической теории метеоров (ФТМ) с учетом их изменения вдоль траектории полета естественных космических тел (метеороидов). На основании этих данных и собственных расчетов получены явные выражения для коэффициента сопротивления, коэффициентов конвективной и радиационной теплопередачи и эффективной энтальпии уноса массы при метеорных скоростях. На основании полученных аналитических решений ФТМ сделаны важные практические выводы, в частности, определена доля уноса первоначальной массы метеороида любого размера: до появления вспышки для мелких частиц и до начала дробления - для крупных. Определены рамки применимости предложенной ранее двухстадийной модели разрушения болидов, объясняющей результаты наблюдений – кривые светимости крупных болидов.
5 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Создание континуально-кинетических гибридных моделей и эффективных численных алгоритмов решения внутренних и внешних задач транс- сверх- и гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса и Кнудсена
Результаты этапа: 1. Рассчитаны параметры обтекания гипотетической сферы высокоскоростными потоками, соответствующие условиям обтекания цилиндрической модели с плоским носком радиуса 10 мм в ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 сверхзвуковыми недорасширенными струями воздушной плазмы в двух режимах. Установлено, что нормированные зависимости тепловых потоков в точках торможения на модели и сфере от эффективного коэффициента каталитической рекомбинации атомов O и N для условий эксперимента на ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 и входа в атмосферу Земли, связанных условиями локального моделирования теплообмена, подобны. Это ведет к формуле для экстраполяции экспериментально измеренного теплового потока в точке торможения на модели qwe на соответствующие условия обтекания сферы. 2. Продолжена разработка асимптотических методов расчета теплопередачи и трения на затупленных телах, обтекаемых гиперзвуковыми потоками совершенного и химически реагирующего газов в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Получены аналитические решения для интегрального коэффициента конвективного теплового потока по поверхности тел, входящих в атмосферу Земли с метеорными скоростями, в переходном от свободномолекулярного к континуальному режиму гиперзвукового обтекания. Эти решения представлены в зависимости от плотности атмосферы и радиуса затупления тела. Получено приближенное аналитическое решение пространственных уравнений тонкого вязкого ударного слоя в совершенном газе для относительного теплового потока (нормированного на его значение в точке торможения). Показано, что полученные формулы применимы для расчета относительного теплового потока и в химически неравновесных двумерных и трехмерных гиперзвуковых течениях для идеально каталитической поверхности затупленных тел при больших и умеренных числах Рейнольдса. 3. Продолжена работа по моделированию разрушения метеороидов при их движении в атмосфере Земли. Рассмотрены наблюдательные данные болидов Маршалловых островов 1 февраля 1994, болида Кошице 28 февраля 2010 и Челябинского болида 15 февраля 2013 г. Уточнены распределение осколков по размерам и график светимости для болида Кошице. Развита модель двухстадийного разрушения метеороидов, которая позволяет объяснить наблюдаемый эффект «концевой вспышки» на последней стадии разрушения. 4. Исследовано влияние объемной вязкости в задачах о структуре прямой ударной волны и сверхзвукового обтекания затупленного тела разреженным газом. Показана важность учёта коэффициента объемной вязкости для более точного описания структуры фронта ударной волны и правильного предсказания тепловых потоков к телу. Выяснена область влияния коэффициента объемной вязкости в решенных задачах. На основании анализа имеющихся в литературе данных получены приближенные выражения для коэффициентов основных уравнений физической теории метеоров, включая эффективную теплоту уноса массы. С использованием этих результатов найдены приближенные аналитические решения для скорости и уноса массы метеороидов при скоростях их входа в атмосферу Земли от 20 до 72.8 км/с в погранслойном и свободномолекулярном режимах обтекания. 5.Проведена разработка теоретической кинетической модели для обработки измерений неравновесной концентрации электронов и температуры в ближнем следе за конусом при сверхзвуковом обтекании потоком разреженной плазмы. Проведено сравнение с экспериментом на плазмотроне рассчитанных распределений температуры и концентрации электронов. Выявлены условия соответствия экспериментов в плазмотроне и параметров входа космических аппаратов в атмосферу Земли на больших высотах.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".