Численный расчет взаимодействия плоской струи с сносящим дозвуковым потоком

Статья в Elpub

Аэрокосмический научный журнал. 2016; 2: 30-40

Численный расчет взаимодействия плоской струи с сносящим дозвуковым потоком

Аннотация

В данной работе представлены результаты численного расчета взаимодействия плоской струи с сносящим дозвуковым потоком. Были определены и анализировались значения давления, траекторий струи, профилей скорости при малых интенсивностях выдува. Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными других авторов. Получены систематические исследования взаимодействия плоских струй при малых интенсивностях выдува. Анализ результатов показал, что выдув струй при углах выдува >90°, обеспечивает большее возмущение сносящего потока, струя при этом глубже проникает в поток, образует застойную зону большей протяженности и более существенно перераспределяет коэффициент давления на поверхности пластины. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании струйных органов управления летательных аппаратов. DOI: 10.7463/aersp.0216.0837809

Список литературы

1. Аэродинамика. Учебное пособие / Под редакцией В.Т. Калугина М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 687 с.

2. Петров. А.В. Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла. М.: Физматлит, 2011. 404 с.

3. Краснов Н.Ф., Кошевой В.Н. Управление и стабилизация в аэродинамике. М.: Высшая Школа . 1978. 480 с.

4. Краснов Н.Ф. Аэродинамика ракет. М.: Высшая Школа. 1980. 772 c.

5. Горелов Ю.А., Висков А.Н., Филиппова Н.М. Расчет поля скоростей и давлений индуцируемых струй в сносящем потоке // Ученые записки ЦАГИ. 1972, вып. 1412. С. 43-46.

6. Москаленко В.О., Тимофеев В.Н., Холоднов С.К. Взаимодействие наклонных плоских струй малой интенсивности со сносящим потоком // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1980. №327. С. 21-30.

7. Шевелева А.М. Исследование плоской дозвуковой струи, истекающей из локальной щели на пластину // Системные технологии. 2014, вып. 92. С. 26-32.

8. Москаленко В.О., Холоднов С.К. Особенности течения в начальном участке плоской струи // Труды МВТУ №274. Вопросы прикладной аэродинамики, 1979, вып.2.

9. Калугин В.Т. Аэрогазодинамика органов управления полетом летательных аппаратов: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 688 с.

10. Enhanced Turbulence Modeling in SOLIDWORKS Flow Simulation // www.solidworks.com: website. Режим доступа: https://www.solidworks.com/sw/fluid-flow-simulation-whitepapers.htm (дата обращения 5.12.2015).

Aerospace Scientific Journal. 2016; 2: 30-40

Numerical Calculation of Interaction Between Plane Jet and Subsonic Flow

Moskalenko V. O., Krasnikov I. Yu.

Abstract

The paper makes numerical calculation of interaction between plane jet and subsonic flow. Its aim is to determine the jet trajectory, velocity profiles, distribution of pressure coefficient on the plate surface at different jet angles, namely ωj=45°; 90°; 105° and at low blowing strengths ( ≤1.5) as well as a to make comparison with the experimental data of other authors.
To simulate a two-dimensional jet in the subsonic flow the software package “CAD SolidWorks Flow Simulation” has been used. Initially, the test task was solved with its calculation results compared with experimental ones [6.8] in order to improve the convergence; the size of the computational domain and a computational grid within the k-ε turbulence model were selected. As a result of the calculation, were identified and analysed the pressure values, jet trajectories, and velocity profiles. In the graphs the solid lines show calculation results, and dots represent experimental data.
From the calculation results it is seen that, with increasing intensity of the reduced mass flow ¯q in the above range, the change of the jet pressure coefficient p¯ distribution behind a slotted nozzle is almost linear and significant. Before the nozzle, with increasing ¯q the pressure coefficient increases slightly.
Analysis of results has shown that blowing of jets with ωj>90ω, provides a greater perturbation of the subsonic flow. Thus, the jet penetrates into the flow deeper, forms a dead region of the greater length, and more significantly redistributes the pressure coefficient on the surface of the plate.
The calculation results are in good compliance with the experimental data both for the jet axis and for the pressure coefficient distribution on the plate surface. The research results can be used in the designing the jet control of aircrafts.

References

1. Aerodinamika. Uchebnoe posobie / Pod redaktsiei V.T. Kalugina M.: Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana, 2010. 687 s.

2. Petrov. A.V. Energeticheskie metody uvelicheniya pod\"emnoi sily kryla. M.: Fizmatlit, 2011. 404 s.

3. Krasnov N.F., Koshevoi V.N. Upravlenie i stabilizatsiya v aerodinamike. M.: Vysshaya Shkola . 1978. 480 s.

4. Krasnov N.F. Aerodinamika raket. M.: Vysshaya Shkola. 1980. 772 c.

5. Gorelov Yu.A., Viskov A.N., Filippova N.M. Raschet polya skorostei i davlenii indutsiruemykh strui v snosyashchem potoke // Uchenye zapiski TsAGI. 1972, vyp. 1412. S. 43-46.

6. Moskalenko V.O., Timofeev V.N., Kholodnov S.K. Vzaimodeistvie naklonnykh ploskikh strui maloi intensivnosti so snosyashchim potokom // Trudy MVTU im. N.E. Baumana. 1980. №327. S. 21-30.

7. Sheveleva A.M. Issledovanie ploskoi dozvukovoi strui, istekayushchei iz lokal'noi shcheli na plastinu // Sistemnye tekhnologii. 2014, vyp. 92. S. 26-32.

8. Moskalenko V.O., Kholodnov S.K. Osobennosti techeniya v nachal'nom uchastke ploskoi strui // Trudy MVTU №274. Voprosy prikladnoi aerodinamiki, 1979, vyp.2.

9. Kalugin V.T. Aerogazodinamika organov upravleniya poletom letatel'nykh apparatov: ucheb. posobie. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2004. 688 s.

10. Enhanced Turbulence Modeling in SOLIDWORKS Flow Simulation // www.solidworks.com: website. Rezhim dostupa: https://www.solidworks.com/sw/fluid-flow-simulation-whitepapers.htm (data obrashcheniya 5.12.2015).