Аэрокосмический научный журнал. 2017; 3: 53-63
Моделирование струйного взаимодействия круглой струи с дозвуковым сносящим потоком
https://doi.org/10.24108/aersp.0317.0000069Аннотация
В данной работе проанализировано численное моделирование круглой струи с дозвуковым сносящим потоком. Проведен расчет при разных углах наклона выдува струи ωj и построены поля скоростей и давлений течения, траектории струи, а также проведен расчет коэффициентов давления на поверхности пластины.
Для решения данной задачи был использован программный комплекс САПР Solidworks Flow Simulation. В данной пакет заложено решение уравнения Новье-Стокса, которое необходимо для моделирования данной задачи.
Для проверки работоспособности замыкающего условия (k-e модели турбулентности) и правильности выбора границ расчетной области была решена тестовая задача для
Анализ решения показал работоспособность k-e модели турбулентности, и дал хорошее соответствие с результатами экспериментов других авторов [4]. На основе выбранных условий был проведен дальнейший расчет для разных углов наклона выдува.
В ходе работы было выявлено, что угол наклона выдува струи сильно оказывает влияние на перераспределение скорости и давления в области струйного взаимодействия, что позволяет при тех же энергетических затратах на выдув газа эффективнее использовать такие струи для управления аэродинамическими характеристиками летательных аппаратов. Решение данной задачи очень актуально в широком применении в авиационной и ракетно-космической техники.
Список литературы
1. Акатнов Н. И. «Круглая турбулентная струя в поперечном потоке»// МЖГ.-1969 №6;
2. Иванов Ю. В., Гендриксон В. А. «Закономерности изменения осевой скорости осесимметричной струи в поперечном потоке ». Теплоэнергетика. – 1968. №11.
3. Горелов Ю. А., Висков А. Н., Филиппова Н. М. «Расчет поля скоростей и давлений, индуцируемых струй в сносящем потоке »Труды ЦАГИ. - 1972, вып.1412.
4. Н. М. Рогачев «Смешение струи углекислого газа со сносящим потоком воздуха / СГАУ,2006г.
5. Калугин В. Т. «Аэрогазодинамика органов управления полетом летательных аппаратов» - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,2004. – 688с.
6. Голубев А. Г. И др. под ред. Калугина В. Т. «Аэродинамика» – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,2010. – 687с.
7. Войтович Л. И., Гиршович Т. А., Коржов Н. И. «Экспериментальные исследования начального участка круглой струи в перпендикулярном потоке» Изв. АН СССР// Механика жидкостей газа. – 1978. - №5.
8. Висков А. Н. и др. «Распределение статического давления около струи круглого сечения, вытекающей перпендикулярно поверхности треугольного крыла в набегающий поток// Тр. ЦАГИ. – Вып.1273.
9. Гиршович Т. А. «Модель течения круглой струи в сносящем потоке/ А. Н. Висков, Ю. А. Горелов, В. А. Стерлин, Б. А. Фарбер// Ученые записки ЦАГИ. – 1977. – Т.8, №3.
10. С. С. Иванов, В. Т. Калугин, Е. А. Мишина, В. Л. Муравьева. « Аэродинамическое проектирование щитковых и струйных органов управления летательных аппаратов»// Москва, 1992.-191с.
Aerospace Scientific Journal. 2017; 3: 53-63
Modeling Jet Interaction of a Round Jet with a Subsonic Carrying Flow
https://doi.org/10.24108/aersp.0317.0000069Abstract
The paper analyzes numerical simulation of the round jet with a subsonic carrying flow. Performs calculations for different tilt angles of the jet ωj blowing and constructs the fields of velocities and pressures of the flow, jet trajectory, as well as calculates the pressure coefficients on the plate surface.
To solve this problem, the CAD Solidworks Flow Simulation software was used. This package contains the solution of the Nowier-Stokes equation, which is necessary for modeling this problem.
To test operation capability of the closing condition (k-th model of turbulence) and proper choice of the boundaries of the computational domain, was solved a test problem for
The solution analysis has shown that the k-th model of turbulence was capable, and has a good agreement with other authors' experiment results [4]. Based on the selected conditions, further calculations were carried out for different tilt angles of jet blowing.
In the course of research activities, it was revealed that the tilt angle of the jet blowing has a strong impact on redistribution of velocity and pressure in the area of the jet interaction, which allows the efficient use of such jets to control aerodynamic characteristics of the aircraft with the same power consumption for blowing out the gas. The solution of this problem is very relevant in wide application in aviation and rocket and space technology.
References
1. Akatnov N. I. «Kruglaya turbulentnaya struya v poperechnom potoke»// MZhG.-1969 №6;
2. Ivanov Yu. V., Gendrikson V. A. «Zakonomernosti izmeneniya osevoi skorosti osesimmetrichnoi strui v poperechnom potoke ». Teploenergetika. – 1968. №11.
3. Gorelov Yu. A., Viskov A. N., Filippova N. M. «Raschet polya skorostei i davlenii, indutsiruemykh strui v snosyashchem potoke »Trudy TsAGI. - 1972, vyp.1412.
4. N. M. Rogachev «Smeshenie strui uglekislogo gaza so snosyashchim potokom vozdukha / SGAU,2006g.
5. Kalugin V. T. «Aerogazodinamika organov upravleniya poletom letatel'nykh apparatov» - M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana,2004. – 688s.
6. Golubev A. G. I dr. pod red. Kalugina V. T. «Aerodinamika» – M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana,2010. – 687s.
7. Voitovich L. I., Girshovich T. A., Korzhov N. I. «Eksperimental'nye issledovaniya nachal'nogo uchastka krugloi strui v perpendikulyarnom potoke» Izv. AN SSSR// Mekhanika zhidkostei gaza. – 1978. - №5.
8. Viskov A. N. i dr. «Raspredelenie staticheskogo davleniya okolo strui kruglogo secheniya, vytekayushchei perpendikulyarno poverkhnosti treugol'nogo kryla v nabegayushchii potok// Tr. TsAGI. – Vyp.1273.
9. Girshovich T. A. «Model' techeniya krugloi strui v snosyashchem potoke/ A. N. Viskov, Yu. A. Gorelov, V. A. Sterlin, B. A. Farber// Uchenye zapiski TsAGI. – 1977. – T.8, №3.
10. S. S. Ivanov, V. T. Kalugin, E. A. Mishina, V. L. Murav'eva. « Aerodinamicheskoe proektirovanie shchitkovykh i struinykh organov upravleniya letatel'nykh apparatov»// Moskva, 1992.-191s.
