Расчет газодинамики и ИК-излучения 3D-струй с учетом колебательной неравновесности

Авторы

Молчанов А. М.^*, Маслова Д. В.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: alexmol_2000@mail.ru

Аннотация

Разработана методика расчета газодинамики и ИК-излучения колебательно неравновесных газовых и многофазных потоков в трехмерной постановке. Модель излучения основана на методе k-распределения для колебательно неравновесного газа, в котором используются специальные формулы для средних по полосе пропускательной способности и эффективной функции Планка. Сопоставление расчетов тестовых задач с результатами других авторов показало удовлетворительное согласование. Показан существенный рост интенсивности теплового излучения при увеличении угла атаки набегающего потока. При расчете струй на высотах больше 100 км большую роль играет учет реального химического состава атмосферы.

Ключевые слова:

колебательная неравновесность, многофазные потоки, тепловое излучение, k-распределение

Библиографический список

Anfimov N.A., Karabadjak G.F., Khmelinin B.A., Plastinin Y.A., Rodinov A.V. Analysis of Mechanisms and Nature of Radiation from Aluminum Oxide in Different Phase States in Solid Rocket Exhaust Plumes // AIAA Paper 93-2818, 1993.
Rodionov A., Plastinin Yu., Drakes J., Simmons M., Hiers III. R. Modeling of multiphase alumina-loaded jet flow fields // AIAA Paper 98-3462, 1998.
Пластинин Ю.А. Моделирование излучения химически реагирующих двухфазных сверхзвуковых недорасширенных струй // Космонавтика и ракетостроение. № 3 (36). 2004. С.18–26.
Zavelevich F.S., Molchanov A.M., Ushakov N.N. Computation of gas and multiphase supersonic jets with nonequilibrium processes // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2015. V. 29. N 3. P. 587–593.
Завелевич Ф.С., Ушаков Н.Н. Взаимодействие выхлопных струй ракетных двигателей на различных топливах с атмосферой применительно к оценке экологической безопасности запусков ракет и ракет-носителей // Вестник самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2012. Выпуск № 3-1 (34). С. 226–234.
Burt J.M., Boyd I.D. High altitude plume simulations for a solid propellant rocket // AIAA Journal. 2007. V. 45. N 12. P. 2872–2884.
Молчанов А.М., Никитин П.В. Узкополосная база данных для расчета излучения продуктов сгорания с использованием k-распределения // Тепловые процессы в технике. 2014. Т. 6. №10. С. 448–455.
Молчанов А.М. Расчет теплового излучения колебательно неравновесного газа методом k-распределения // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2015. Т. 16. Вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2015-16-1/articles/317/
Molchanov A.M., Bykov L.V. Three-Equation K-ε-Vn Turbulence Model for High-Speed Flows // AIAA Paper 2013-3181. 30 p.
Молчанов А.М., Быков Л.В., Никитин П.В. Модель турбулентности для сжимаемых высокоскоростных течений, основанная на представлении корреляции «давление — скорости деформаций» // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5. № 4. С. 146–152.
Leone S.R. Rate coefficients for vibrational energy transfer involving the hydrogen halides // Journal of Physical and Chemical Reference Data. July 1982. V. 11. Iss. 3. P. 953–996.
12 Хендерсон Р. Влияние кинетики процесса кристаллизации на энергетические характеристики ракетного двигателя // РТК. 1977. T.15. № 4. C. 183–185.
Henderson C.B. Drag coefficient of spheres in continuum and rarefied flows // AIAA Journal. June 1976. V. 14. N 6. P. 707–708.
Стернин Л.Е. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами. М.: Машиностроение, 1980. 172 с.
Molchanov A.M. Numerical Simulation of Supersonic Chemically Reacting Turbulent Jets // AIAA Paper 2011-3211. 37 p.
Vitkin E.I., Karelin V.G., Kirillov A.A., Suprun A.S., Khadyka Ju.V. A physico-mathematical model of rocket exhaust plumes // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. V. 40. N 5. P. 1227–1241.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института