ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СФЕРИЧЕСКОГО ТЕЛА С ПРОТОКОМ ПРИ ДОЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ

Рассматривается математическое моделирование сложных струйных и отрывных течений в окрестности сферического тела с осевым цилиндрическим протоком при дозвуковых скоростях. В качестве объекта исследования авторами было выбрано сферическое тело с протоком, физическое моделирование обтекания которого на моделях в аэродинамических стендах затруднено. Данное обстоятельство потребовало использования математических моделей высокого уровня, какими являются численные методы решения полных уравнений Навье–Стокса, программно реализованные для ЭВМ. Аэродинамические характеристики сферы с осевым цилиндрическим отверстием («протоком») получены численным решением полных уравнений Навье–Стокса с использованием пакета программ Numeca.Зависимости аэродинамических коэффициентов продольной и нормальной силы, а также момента тангажа от угла атаки определены при числе Рейнольдса Re = 2∙10для диаметра «протока» для случая дозвукового обтекания, что необходимо для предпроектных оценок стабилизации воздухоплавательного летательного аппарата. Численные расчеты аэродинамических характеристик рассматриваемой модели были выполнены в диапазоне углов атаки от 0 до 90°. Интересно отметить трансформацию вихревых образований в задней полусфере. При угле атаке порядка α = 0° наблюдается сравнительно симметричная тороидальная система. При угле атаки 1° – два тороидальных образования в задней полусфере, соответствующие газу внешнего потока и одно в струе, вышедшей из осевого протока (т.н. внутренние вихревые образования, напоминающие эффекты неустойчивости Релея–Тейлора). С дальнейшим ростом угла атаки (до 10° и выше) вихревые, появившиеся после отхода от α = 0°, распадаются в турбулентном следе, а вихревое тороидальное образование, соответствующее отрыву основного потока на сфере становится несимметричным. Начиная с интервала углов атаки 70 – 80°, в тороидальном вихревом образовании появляются элементы симметрии, а картина течения во внешнем поле приближается к случаю обтекания шара дозвуковым потоком

• Крюков П. В.
• Галактионов А.Ю.
• Ефремова М.Ю.

• Сельское хозяйство. Лесоводство
• Технические науки. Промышленность