РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗВРАЩАЕМОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА - Студенческий научный форум

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗВРАЩАЕМОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Чжо З.Ч. 1
1Московский физико-технический институт
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Компьютерное моделирование позволяет при помощи инженерных методов быстро проводить анализ аэродинамических характеристик летательных аппаратов [1, 2]. В работе предлагается создание инженерной программы определения основных аэродинамических характеристик разных формы тел. В работе представлены аэродинамические расчеты компоновок возвращаемого летательного аппарата (ВЛА) типов «Клипер, модель ЦАГИ» с помощью локального метода при различных числах Рейнольдса.

В данной работе используются выражения для элементарных сил давления и трения в форме работы [3].

, .

Здесь коэффициенты p0, p1, 0 (коэффициенты режима течения) зависят от числа Рейнольдса Re0 = VL/0, в котором коэффициент вязкости 0 вычисляется при температуре торможения T0. Кроме числа Рейнольдса наиболее важным параметром является температурный фактор tw= Tw/T0, где T0, Tw – температура торможения и температура поверхности.

Зависимость коэффициентов режима в гиперзвуковом случае должна обеспечивать переход к свободномолекулярным значениям при Re0→0 и значением теории Ньютона, методов тонких касательных клиньев или конусов при Re0→∞. На основе анализа расчетных и экспериментальных данных предложены эмпирические формулы

, ,

.

Здесь

, , , .

где h – относительные поперечные размеры аппарата, равный отношению его высоты к длине.

Представлены результаты расчета коэффициентов силы сопротивления, подъемной, момента тангажа для возвращаемого летательного аппарата вариантов «Клипер ЦАГИ [4, 5]». Расчеты проводились с использованием локального метода в диапазоне углов атаки  от 0 до 90 с шагом 5. Параметры задачи были следующие: отношение теплоемкостей  = 1.4; температурный фактор tw = Tw/T0 = 0.1; число Рейнольдса Rе0 = 0, 10, 102, 104. На рис. (2, 3) представлены зависимости Cx(), Cy(), mz() при различных значениях числа Рейнольдса. На рис. 2 видно, что с увеличением числа Рейнольдса коэффициент сопротивления тела уменьшается (что можно объяснить уменьшением нормальных и касательных напряжений p1(Re0) и 0(Rе0)).

Рис. 2. Зависимость Cx() и Cy() при различных числах Rе0 (tw = 0.1) для ВЛА «Клипер»

При больших числах Рейнольдса Re0 ≥ 106 характеристики почти не изменяются. Зависимость Cy() растает с увеличением числа Рейнольдса (что можно объяснить увеличением нормальных и касательных напряжений p1(Re0) и 0(Rе0)). Значения mz () весьма чувствительны к изменению числа Рейнольдса. С увеличением числа Рейнольдса, mz() меньше нулю при Re0 ~ 103. Проведен анализ расчета аэродинамических характеристик гиперзвуковых летательных аппаратов в потоке разреженного газа методом по гипотезе локальности с привлечением полуэмпирических теорий. Представлен сравнение результатов расчета локальным методом аэродинамических характеристик возвращаемого летательного аппарата «Клипер» в переходном режиме при различных значениях числа Рейнольдса Re0.

Рис. 3. Зависимость mz() при различных числах Rе0 (tw = 0.1) для «Клипер ЦАГИ»

Таким образом, локальный метод в переходном режиме дает хорошие результаты для широкого класса тел. Полученные результаты могут быть полезны для будущего проектирования возвращаемого летательного аппарата. Работа выполнена при поддержке РФФИ (Грант № 14-07-00564-а).

Список литературы

  1. Хлопков Ю. И., Чернышев С.Л., Зея Мьо Мьинт, Хлопков А. Ю. Введение в специальность II. Высокоскоростные летательные аппараты.– М.: МФТИ, 2013. – 192 с.

  2. Белоцерковский О.М., Хлопков Ю.И. Методы Монте-Карло в механике жидкости и газа. – М.: Азбука, 2008.

  3. Галкин В.С., Ерофеев А.И., ТолстыхА.И. Приближенный метод расчета аэродинамических характеристик тел в гиперзвуковом разреженном газе. // Труды ЦАГИ. – 1977. – Вып. 1833.

  4. Зея Мьо Мьинт, Чжо Зин Расчет аэродинамических характеристик летательного аппарата в высокоскоростном потоке разреженного газа // Труды МАИ. 2010, № 40, 19 c.

  5. Зея Мьо Мьинт, Хлопков А.Ю., Чжо Зин, Тху Eйн Тун Использование локального метода для расчета аэродинамических характеристик гиперзвуковых летательных аппаратов в переходном режиме // Труды МАИ. 2012, № 53, 13 с.

  6. Хлопков Ю.И., Зея Мьо Мьинт, Хлопков А.Ю., Чжо Зин, Засыпалов В.В. Исследование аэродинамики перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы и тенденции развития биологии, химии, физики».- Новосибирск, Изд. Сибирская ассоциация консультантов, 2012. с. 98-103

Просмотров работы: 1311