ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕДОРАСШИРЕННОЙ БОКОВОЙ СТРУИ С НАБЕГАЮЩИМ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ.

© А.Ю.Галактионов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2002 г.

Получено численное решение полных уравнений Навье-Стокса для плоского и пространственного случаев ламинарного взаимодействия боковой струи и набегающего сверхзвукового потока. В основу алгоритма расчета положена идея С. К. Годунова об использовании задачи Римана при определении невязких потоков через грани контрольного объема. Расчеты вязких и невязких потоков проводятся по схемам второго порядка точности по пространственным направлениям и с первым порядком точности по времени.

Проведена верификация расчетной методики с привлечением известных теоретических, экспериментальных и отработанных на практике численных результатов. Например, были проведены сравнения с профилями скорости, полученными по программе численного расчета соответствующих уравнений; и с экспериментальными данными для ламинарных гиперзвуковых отрывных течений.

Рассмотрено влияние нерасчетности на срезе сопла боковой струи на изменение картины течения, возникающей при взаимодействии. Получены зависимости для таких интегральных характеристик взаимодействия, как коэффициент усиления, среднее давление в зоне отрыва перед струей, глубина проникновения струи и длина зоны отрыва.

С помощью средств визуализации расчетных табличных зависимостей проводится анализ возможных картин взаимодействия и поведение их характерных особенностей (локальные дозвуковые зоны в струе, конфигурации скачков уплотнения и т. д.). Отмечен факт появления локальных сверхзвуковых зон в отрывной области перед струей в случае плоского взаимодействия.

Численное решение для трехмерного случая взаимодействия позволяет рассмотреть особенности, связанные с пространственными эффектами взаимодействия. Проведено сравнение плоского и пространственного случаев взаимодействия.