Особенности течения на поверхностях сжатия конвергентного воздухозаборника
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-29-40
Аннотация
Представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований модели гиперзвукового конвергентного воздухозаборника. Экспериментальные исследования проведены в импульсной аэродинамической трубе ИТ-302М СО РАН при числе Маха М = 5,7 и угле атаки α = 4°. Численное моделирование проводилась в трехмерной постановке в программном комплексе ANSYS Fluent. Расчеты были проведены в 4-х вариантах с использованием разных моделей турбулентности: k-ɛ standard, RNG k-ɛ, k-ɷ standard и k-ɷ SST. Установлены особенности структуры течения. Получены распределения давления на поверхностях сжатия и в канале воздухозаборника. Изучено отрывное течение на входе внутреннего канала. Установлено, что применение различных моделей турбулентности оказывает существенное влияние на размер и положение отрыва. Лучшее согласование расчетных и экспериментальных данных по уровню статического давления показал вариант с моделью турбулентности k-ɛ standart.
Ключевые слова
Об авторах
С. А. АкининРоссия
Сергей Алексеевич Акинин, аспирант
Scopus Author ID 57204599747
Новосибирск
А. В. Старов
Россия
Алексей Валентинович Старов, кандидат технических наук
WoS Researcher ID R-6377-2016
Scopus Author ID 6603941006
Новосибирск
Список литературы
1. Van Wie D. M. Scramjet Inlets. In: Curran E. T. and Murthy S. N. B. Scramjet Propulsion. Progress in Astronautics and Aeronautics. 2000, pp. 447–511.
2. Otto S. E., Trefny C. J., Slater J. W. Inward-Turning Streamline-Traced Inlet Design Method Low-Boom Low-Drag Applications. Journal of Propulsion and Power, 2016, vol. 32, no. 5, pp. 1178–1189.
3. Звегинцев В. И. Газодинамические проблемы при работе сверхзвуковых воздухозабор ников в нерасчетных условиях (обзор) // Теплофизика и аэромеханика. 2017. Т. 24, № 6. С. 829–858.
4. Boyce R. R., Tirtey S. C, Brown L., Creagh M., Ogawa H. SCRAMSPACE: Scramjet-based Access-to-Space Systems. AIAA, paper 2011-2297, 9 p.
5. Gollan R. J., Smart M. K. Design of Modular Shape-Transition Inlets for a Conical Hyper sonic Vehicle. Journal of Propulsion and Power, 2013, vol. 29, no. 4, pp. 832–838.
6. Steelant J., Langener T., Di Matteo F. et al. Conceptual Design of the High-Speed Propelled Experimental Flight Test Vehicle HEXAFLY. AIAA, paper 2015-3539.
7. Defoort S., Varvill R., Steelant J., Walton C., Marini M. Achievements Obtained for Sustained Hypersonic Flight within the LAPCAT-II Project. In: Proceedings of 20th Inter national Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. Glasgow, Scotland, July 2015.
8. Yao Y. Scramjet flow and intake SBLI: Technical challenges and case study. Applied Mecha nics and Materials, 2013, vol. 315, pp. 344–348.
9. Yao Y., Rincon D., Zheng Y. Shock Induced Separating Flows in Scramjet Intakes. Inter national Journal of Modern Physics: Conference Series, 2012, vol. 19, pp. 73–83.
10. Rajashree V., Manivannan P., Dinesh Kumar G. Computational Analysis of Scramjet Inlet. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2014, vol. 3, pp. 2730–2734.
11. Nguyen T. et al. Details of turbulence modeling in numerical simulations of scramjet intake. 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), 2010, vol. 1, pp. 812–824.
12. Krause M., Reinartz B., Ballmann J. Numerical computations for designing a scramjet intake. 25th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), 2006, vol. 5, pp. 2705–2711.
13. Гольдфельд М. А., Старов А. В. Реализация течения в гиперзвуковом воздухозабор нике с пространственным сжатием // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14, № 1. С. 51–62. DOI 10.25205/2541-9447-2019-14-1-51-62
14. Goldfeld M. A., Maslov A. A., Starov A. V., Shumskii V. V., Yaroslavtsev M. I. IT-302M Hotshot Wind Tunnel as a Tool for the Development of Hypersonic Technologies. In: 18th International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR-2016), AIP Conference Proceedings 1770, pp. 030020(8).
15. Stratford B. S. The Prediction of Separation of the Turbulent Boundary Layer. Journal of Fluid Mechanics, 1959, vol. 5, no. 1, pp. 1–16.
Рецензия
Для цитирования:
Акинин С.А., Старов А.В. Особенности течения на поверхностях сжатия конвергентного воздухозаборника. Сибирский физический журнал. 2021;16(2):29-40. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-29-40
For citation:
Akinin S.A., Starov A.V. Specific Features of Flow on Compression Surfaces of a Convergent Air Intake. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2021;16(2):29-40. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-29-40