Метод скользящих адаптивных декартовых сеток расчета газодинамического взаимодействия частиц с ударным слоем в сверхзвуковом потоке


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-3-178-185

Авторы

Способин А. В.

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

e-mail: spise@inbox.ru

Аннотация

Описана двумерная математическая модель обтекания затупленного тела сверхзвуковым потоком вязкого теплопроводного газа, основанная на численном решении системы уравнений Навье‒Стокса на адаптивных декартовых сетках. Изложен алгоритм расчета движения крупных частиц в газовом потоке. Каждая частица рассматривается как отдельное затупленное тело с привязанной к нему локальной системой координат и своей вычислительной решеткой. Описано взаимодействие основной и локальной расчетных сеток при перемещении частицы. Проведена верификация модели. Представленный метод применяется для исследования движения частиц по сложным траекториям в сверхзвуковом ударном слое, а также изучения коллективных эффектов, возникающих при движении группы частиц.

Ключевые слова:

численное моделирование, адаптивные скользящие декартовы сетки, сверхзвуковой гетерогенный поток, обтекание движущихся тел, высокоинерционная частица

Библиографический список

  1. Моллесон Г.В., Стасенко А.Л. Газодинамическое ускорение микрочастиц и их взаимодействие с твердым телом // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. № 6. С. 742–749.
  2. Василевский Э.Б., Осипцов А.Н., Чирихин А.В., Яковлева Л.В. Теплообмен на лобовой поверхности затупленного тела в высокоскоростном потоке, содержащем малоинерционные частицы // Инженерно-физический журнал. 2001. Т. 74. № 6. C. 34–42.
  3. Веревкин А.А., Циркунов Ю.М. Двухфазное течение газа с частицами в сверхзвуковой ударной аэродинамической трубе // Тепловые процессы в технике. 2009. Т. 1. № 10. С. 420–423.
  4. Ревизников Д.Л., Сухарев Т.Ю. Гиперзвуковое обтекание затупленных тел в условиях атмосферы Земли и Марса. Сравнительный анализ математических моделей // Тепловые процессы в технике. 2018. Т. 10. № 1–2. С. 5–15.
  5. Никитин П.В. Некоторые аспекты теплофизической модели формирования защитных покрытий сверхзвуковым гетерогенным потоком // Тепловые процессы в технике. 2010. Т. 2. № 7. С. 308–319.
  6. Винников В.В., Домбровский Л.А., Ревизников Д.Л., Способин А.В. Моделирование переноса тепла излучением при обтекании преграды сверхзвуковым потоком газа со взвешенными частицами // Тепловые процессы в технике. 2012. Т. 4 № 7. С. 312–318.
  7. Вараксин А.Ю. Обтекание тел дисперсными газовыми потоками // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 2. С. 282–305.
  8. Fleener W.A., Watson R.H. Convective Heating in Dust-Laden Hypersonic Flows // AIAA Paper. 1973. № 73–761.
  9. Holden M.S., Gustafson G.Q., Duryea G.R, Hudack L.T. An Experimental Study of Particle-Induced Convective Heating Augmentation // AIAA Paper. 1976. № 76–320.
  10. Ревизников Д.Л., Способин А.В., Иванов И.Э. Изменение структуры течения под воздействием высокоинерционной частицы при обтекании тела сверхзвуковым гетерогенным потоком // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 6. С. 908–913.
  11. Способин А.В., Ревизников Д.Л., Иванов И.Э., Крюков И.А. Колебания давления и теплового потока, индуцированные газодинамическим взаимодействием высокоинерционной частицы с ударным слоем // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 4. С. 108–115.
  12. Винников В.В., Ревизников Д.Л. Метод погруженной границы для расчета сверхзвукового обтекания затупленных тел на прямоугольных сетках // Труды МАИ. 2007. № 27. 13 с.
  13. Sposobin A, Reviznikov D. Impact of High Inertia Particles on the Shock Layer and Heat Transfer in a Heterogeneous Supersonic Flow around a Blunt Body // Fluids. 2021. 6: 406.
  14. Молчанов А.М. Математическое моделирование задач газодинамики и тепломассообмена // М.: изд-во МАИ. 2013. 206 с.
  15. Kitamura K., Eiji S. Towards shock-stable and accurate hypersonic heating computations: A new pressure flux for AUSM-family schemes // Journal of Computation Physics. 2013. V. 245. P. 62–83.
  16. Hashemi M.Y., Jahangirian A. Implicit fully mesh-less method for compressible viscous flow calculations // Journal of Computational and Applied Mathematics. 2011. N 235. P. 4687–4700.
  17. Способин А.В. Бессеточный алгоритм расчета сверхзвуковых течений вязкого теплопроводного газа // Труды МАИ. 2021. № 121. 25 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024