Пространственные гиперзвуковые течения вязкого газа - Башкин В.А.
ISBN 5-02-015563-2
Скачать (прямая ссылка):
Для тонких треугольных крыльев форма поперечного сечения оказывает сильное влияние на структуру поля течения и на распределение местных тепловых потоков. Для экспериментального исследования [Дудин Г. H., Дудина A. H., Рудакова А. П., Щербаков Г. И., 1990] этого влияния была изготовлена серия моделей, соответствующих значениям параметра ? = 0; 2,25; 9,25; 49,25; 79,25 и относительной толщиной і = 0,02, 0,08; 0,32. Модели длиной Z1 = 100 мм были изготовлены из сплавов алюминия с глубоким анодированием их поверхности. Испытания проводились в СМГДУ при следующих основных параметрах: M00 = 8,2, Re0 = 46,7 см"1, P00 » 1,953- Ю-4 кг/мз, U00 = 2680 м/с, Tfor » 3500 К, pfor = 2,5 атм, у = 1,4. Измерения тепловых потоков проводились с использованием термоидикатора плавления ТП-65 с температурой плавления t = 65 °С. В условиях эксперимента на треугольном крыле реализуется режим сильного вязкого взаимодействия, так как параметр гиперзвукового взаимодействия, вычисленный по длине тела, х = = M?Re0/1/2 = 3,6. В этом случае характерная безразмерная толщина пограничного слоя 6^(2^6^)^ = 0,21 при х/1{ =0,5, а параметр взаимодействия %2 = = 0,1; 0,4; 1,5 для т = 0,02; 0,08; 0,32 соответственно.
б]. Следует также от-результатами решения
170
Гл. 8. КРЫЛЬЯ ПРИ НАЛИЧИИ ВЯЗКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
О 0,5 z*
Рис. 8.10
На рис. 8.10—8.12 представлены распределения изотерм на поверхности моделей (т = 0,32) в различные моменты времени t для
§ 8.4. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 171
Рис. 8.11
показателей степени ? = 2,25; 9,25; 49,25. На рисунках также представлены распределения тепловых потоков по размаху крыла, полученные в результате решения системы уравнений при %2 = *» Pr=I, gw = 0,5 — сплошные кривые [Дудин Г. H., 1988 а], а штриховыми линиями представлено распределение величины f~1/2,
172
Гл. 8. КРЫЛЬЯ ПРИ НАЛИЧИИ ВЯЗКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
О 0,5 z*
Рис. 8.12
которая пропорциональна тепловому потоку [Кондакова В. П., Рыжкова М. В., 1970] при различных значениях координаты х.
Проведенные экспериментальные исследования показывают, что форма поперечного сечения обтекаемого тела оказывает сильное влияние на теплопередачу в том случае, когда характерная толщина тела порядка толщины вытеснения пограничного слоя. При этом из-
§ 8.4. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 173
менение формы поперечного сечения приводит к изменению картины обтекания и нагрева. Так, вместо двух зон повышенного теплового потока при параметре ? = 9,25 образуется одна зона в окрестности плоскости симметрии крыла для ? = 49,25. Следует также отметить удовлетворительное качественное согласование результатов эксперимента с данными расчета по расположению зон повышенных тепловых потоков и характеру распределения величины по размаху крыла.
Проведенные сравнения с результатами расчетов и экспериментальными данными других авторов, а также с решениями уравнений Навье—Стокса позволяют сделать вывод о достоверности результатов, получаемых на основе двухслойной модели.
ГЛАВА 9
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУБЕСКОНЕЧНЫХ ТРЕУГОЛЬНЫХ КРЫЛЬЕВ
Исследованию пространственных вязких течений при сверх- и гиперзвуковых скоростях посвящено большое число экспериментальных работ. Обзор имеющихся результатов исследований пограничного слоя на подветренной стороне треугольных крыльев, конусов и их приложение к определению аэродинамических характеристик возвращаемого космического аппарата представлен в работах [Dunawant J. С, Narayan К. Y., Walberg G. D., 1976; Боровой В. Я., 1983].
Эксперименты показали, что взаимодействие пограничного слоя с невязким гиперзвуковым потоком влияет на поперечное течение, может вызвать отрыв потока и, как следствие, появление локальных зон повышенных тепловых потоков, которые могут вызвать разрушение конструкции летательного аппарата [Боровой В. Я., Давлет-Кильдеев Р. 3., Рыжкова М. В., 1968, 1970; Майкапар Г. И., 1982; Whitehead A. H., Jr., Bertram М. H., 1971; Hefner J. N., Whitehead A. H., Jr., 1971].
Многочисленные исследования структуры течения и особенностей теплообмена проводились для тел выпуклой формы. Так, в работе [Боровой В. Я., Давлет-Кильдеев Р. 3., Рыжкова М. В., 1968] рассматривались особенности теплообмена на плоской поверхности полуконуса и отмечалось существование двух зон повышенного теплового потока при угле атаки равном нулю, что объяснялось взаимодействием течений около верхней и нижней поверхностей тела. Исследование теплообмена на подветренной выпуклой поверхности полуконуса [Боровой В. Я., Рыжкова М. В., 1971] для определенных режимов показало существование в окрестности оси симметрии только одной зоны повышенного теплового потока. Экспериментальное исследование в ударной трубе при M00 = 13,6 теплопередачи к моделям треугольных крыльев, составленных из двух эллиптических полуконусов с разными значениями коэффициента эллиптичности [Смыгина Г. В., Юшин А. Я., 1968], показало сильное влияние этого коэффициента на характер распределения теплового потока вдоль поверхности крыла. В работе [Юшин А. Я., 1971] изучалось распределение давления и теплового потока на плоских треугольных крыльях с притуплёнными по циллиндру кромками.
