![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Качественный и численный анализ влияния объемного коэффициента вязкости на структуру прямой ударной волны, сопротивление и теплопередачу обтекаемых тел в широком диапазоне чисел Маха и Рейнольдса с учетом неравновесного возбуждения внутренних степеней свободы молекул, диссоциации и ионизации с использованием уравнений ВУС, ПС. Численное исследование течений CO2 плазмы в разрядных каналах плазмотронов ВГУ-4 (ИПМ РАН) и АДТ ВАТ-104 (ЦАГИ) для широкого диапазона параметров их работы. Будет проведено сравнение с экспериментом расчитанных распределений давления и тепловых потоков по поверхности моделей, расположенных в рабочих частях установок, при их обтекании недорасширенными струями диссоцированной смеси углекислого газа. Асимптотические решения уравнений тонкого вязкого ударного слоя в переходном режиме гиперзвукового обтекания пространственных затупленных тел разреженным газом. Моделирование разрушения метеороидов при входе их с космической скоростью в атмосферы Земли и планет. Исследование кинетики заселения возбужденных состояний атомов в ударном слое около тела при гиперзвуковом движении в разреженном воздухе.
Параметры входа тела сферической формы в атмосферу Марса с гиперзвуковой скоростью пересчитаны из условий обтекания недорасширенной струей углекислого газа цилиндрической модели с торцевым затуплением в ВЧ-плазмотроне, что позволило экстраполировать измеренный в эксперименте тепловой поток в точке торможения модели с произвольной каталитичностью теплозащитного покрытия на условия гиперзвукового обтекания затупленных тел. Получены асимптотические решения уравнений тонкого вязкого ударного слоя для числа Стантона и коэффициентов трения на поверхности в переходном режиме гиперзвукового обтекания пространственных тел разреженным газом, соответствующим полету космических аппаратов на больших высотах, переходящие в решения в свободномолекулярном режиме обтекания. Начата работа по выводу коэффициентов уравнений физической теории метеоров (ФТМ) с учетом их изменения вдоль траектории полета естественных космических тел (метеороидов). На основании этих данных и собственных расчетов получены явные выражения для коэффициента сопротивления, коэффициентов конвективной и радиационной теплопередачи и эффективной энтальпии уноса массы при метеорных скоростях. На основании полученных аналитических решений ФТМ сделаны важные практические выводы, в частности, определена доля уноса первоначальной массы метеороида любого размера: до появления вспышки для мелких частиц и до начала дробления - для крупных. Определены рамки применимости предложенной ранее двухстадийной модели разрушения болидов, объясняющей результаты наблюдений – кривые светимости крупных болидов.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
3 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Создание гибридных универсальных математических моделей для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса (чисел Кнудсена) |
Результаты этапа: | ||
4 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Создание гибридных универсальных математических моделей для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса (чисел Кнудсена) |
Результаты этапа: Параметры входа тела сферической формы в атмосферу Марса с гиперзвуковой скоростью пересчитаны из условий обтекания недорасширенной струей углекислого газа цилиндрической модели с торцевым затуплением в ВЧ-плазмотроне, что позволило экстраполировать измеренный в эксперименте тепловой поток в точке торможения модели с произвольной каталитичностью теплозащитного покрытия на условия гиперзвукового обтекания затупленных тел. Получены асимптотические решения уравнений тонкого вязкого ударного слоя для числа Стантона и коэффициентов трения на поверхности в переходном режиме гиперзвукового обтекания пространственных тел разреженным газом, соответствующим полету космических аппаратов на больших высотах, переходящие в решения в свободномолекулярном режиме обтекания. Начата работа по выводу коэффициентов уравнений физической теории метеоров (ФТМ) с учетом их изменения вдоль траектории полета естественных космических тел (метеороидов). На основании этих данных и собственных расчетов получены явные выражения для коэффициента сопротивления, коэффициентов конвективной и радиационной теплопередачи и эффективной энтальпии уноса массы при метеорных скоростях. На основании полученных аналитических решений ФТМ сделаны важные практические выводы, в частности, определена доля уноса первоначальной массы метеороида любого размера: до появления вспышки для мелких частиц и до начала дробления - для крупных. Определены рамки применимости предложенной ранее двухстадийной модели разрушения болидов, объясняющей результаты наблюдений – кривые светимости крупных болидов. | ||
5 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Создание континуально-кинетических гибридных моделей и эффективных численных алгоритмов решения внутренних и внешних задач транс- сверх- и гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена во всем диапазоне чисел Рейнольдса и Кнудсена |
Результаты этапа: 1. Рассчитаны параметры обтекания гипотетической сферы высокоскоростными потоками, соответствующие условиям обтекания цилиндрической модели с плоским носком радиуса 10 мм в ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 сверхзвуковыми недорасширенными струями воздушной плазмы в двух режимах. Установлено, что нормированные зависимости тепловых потоков в точках торможения на модели и сфере от эффективного коэффициента каталитической рекомбинации атомов O и N для условий эксперимента на ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 и входа в атмосферу Земли, связанных условиями локального моделирования теплообмена, подобны. Это ведет к формуле для экстраполяции экспериментально измеренного теплового потока в точке торможения на модели qwe на соответствующие условия обтекания сферы. 2. Продолжена разработка асимптотических методов расчета теплопередачи и трения на затупленных телах, обтекаемых гиперзвуковыми потоками совершенного и химически реагирующего газов в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Получены аналитические решения для интегрального коэффициента конвективного теплового потока по поверхности тел, входящих в атмосферу Земли с метеорными скоростями, в переходном от свободномолекулярного к континуальному режиму гиперзвукового обтекания. Эти решения представлены в зависимости от плотности атмосферы и радиуса затупления тела. Получено приближенное аналитическое решение пространственных уравнений тонкого вязкого ударного слоя в совершенном газе для относительного теплового потока (нормированного на его значение в точке торможения). Показано, что полученные формулы применимы для расчета относительного теплового потока и в химически неравновесных двумерных и трехмерных гиперзвуковых течениях для идеально каталитической поверхности затупленных тел при больших и умеренных числах Рейнольдса. 3. Продолжена работа по моделированию разрушения метеороидов при их движении в атмосфере Земли. Рассмотрены наблюдательные данные болидов Маршалловых островов 1 февраля 1994, болида Кошице 28 февраля 2010 и Челябинского болида 15 февраля 2013 г. Уточнены распределение осколков по размерам и график светимости для болида Кошице. Развита модель двухстадийного разрушения метеороидов, которая позволяет объяснить наблюдаемый эффект «концевой вспышки» на последней стадии разрушения. 4. Исследовано влияние объемной вязкости в задачах о структуре прямой ударной волны и сверхзвукового обтекания затупленного тела разреженным газом. Показана важность учёта коэффициента объемной вязкости для более точного описания структуры фронта ударной волны и правильного предсказания тепловых потоков к телу. Выяснена область влияния коэффициента объемной вязкости в решенных задачах. На основании анализа имеющихся в литературе данных получены приближенные выражения для коэффициентов основных уравнений физической теории метеоров, включая эффективную теплоту уноса массы. С использованием этих результатов найдены приближенные аналитические решения для скорости и уноса массы метеороидов при скоростях их входа в атмосферу Земли от 20 до 72.8 км/с в погранслойном и свободномолекулярном режимах обтекания. 5.Проведена разработка теоретической кинетической модели для обработки измерений неравновесной концентрации электронов и температуры в ближнем следе за конусом при сверхзвуковом обтекании потоком разреженной плазмы. Проведено сравнение с экспериментом на плазмотроне рассчитанных распределений температуры и концентрации электронов. Выявлены условия соответствия экспериментов в плазмотроне и параметров входа космических аппаратов в атмосферу Земли на больших высотах. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".