Numerical Modeling of the Effect of Supersonic Vortex Structures on the Heat Transfer on the Lifting Surfaces of Flight Vehicles

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The simultaneous flow past two rectangular tandem wings is considered. The thermal loads on the main wing are studied as functions of the intensity of the vortex formations produced by a generator. The following flow regimes are considered: the incoming Mach number М∞ = 3 and the angles of incidence of the generator are 10° and 20°. It is shown that under certain conditions the surface and the attack angle of the generator is 10 and 20 of the main wing can be considerably reduced due to its interaction with vortex structures.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Borisov

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: konstantinovskaya.t.v@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow

T. Konstantinovskaya

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: konstantinovskaya.t.v@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow

A. Lutsky

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: konstantinovskaya.t.v@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Лыков А. В., Алексашенко А. А., Алексашенко В. А. Сопряженные задачи конвективного теплообмена. Минск: Наука и техника, 1971. 346 с.
  2. Землянский Б.А., Лунев В.В., Власов В.И., Горшков А.Б., Залогин Г.Н., Ковалев Р.В., Маринин В.П., Мурзинов И.Н. Конвективный теплообмен летательных аппаратов / Под науч. ред. Б.А. Землянского. М.: Физматлит, 2014. 380 с. ISBN 978-5-9221-1523-0
  3. Гришин А.М., Фомин В.М. Сопряженные и нестационарные задачи механики реагирующих сред. Новосибирск: Наука, 1984. 318 с.
  4. Лунев В.В. Течение реальных газов с большими скоростями. М.: Физматлит, 2007. 760 c.
  5. Hirschel E.H., Weiland C. Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009. 518 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-89974-7
  6. Terekhov V.I., Yarygina N.I., Zhdanov R.F. Heat transfer in turbulent separated flow in the presence of high free-stream turbulence // Int. J. Heat Mass Transfer. 2003. V. 46. № 23. P. 4535–4551.
  7. Баранов П.А., Жукова Ю.В., Исаев С.А., Баранова Т.А., Жданов В.Л. Интенсификация теплообмена в неоднородных средах при обтекании эллиптических цилиндров // ММФ–2008: VI Минский международный форум по тепло- и массообмену (19–23 мая 2008 г): Тез. докл. и сообщ. Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси. Минск. 2008. Т. 1. С. 66–67.
  8. Братухин А.Г., Серебрянский С.А., Стрелец Д.Ю., Виноградов И.Л., Глебов А.Г., Злыгарев В.А., Карташев А.В., Козелков А.С., Кузьменко М.Л., Кулагин А.Ф., Львова Г.В., Огарков C.O., Пекарш А.И., Петров А.Н., Погосян М.А., Поляков В.Б., Притулкин А.А., Савельевских Е.П., Соколов В.А., Судов E.B., Чекан М.Г., Шагалиев P.M., Шильников П.С., Юрин В.Н., Яновский Л.С., Ященко Б.В. Цифровые технологии в жизненном цикле Российской конкурентоспособной авиационной техники. М.: Изд-во МАИ, 2020. 448 с. ISBN 978-5-4316-0694-6
  9. Smart M.K., Kalkhoran I.M., Bentson J. Measurements of supersonic wing tip vortices // AIAA Journal. 1995. V. 33. № 10. P. 1761–1768.
  10. Боровой В.Я., Кубишина В.Я., Скуратов А.С., Яковлева Л.С. Вихрь в сверхзвуковом потоке и его влияние на течение и теплообмен на затупленном теле // Изв. РАН.Механика жидкости и газа. 2000. № 5. С. 66–76.
  11. Borisov V.E., Davydov A.A., Konstantinovskaya T.V., Lutsky A.E., Shevchenko A.M., Shmakov A.S. Numerical and experimental investigation of a supersonic vortex wake at a wide distance from the wing // AIP Conf. Proc. 2018. 2027. P. 030120.
  12. Боровой В.Я., Кубышина Т.В., Скуратов А.С., Яковлева Л.В. Вихрь в сверхзвуковом потоке и его влияние на обтекание и теплообмен затупленного тела // Изв.РАН.МЖГ. 2000. №5. С. 66–76.
  13. Ширяев А.В., Серебрянский С.А. Методы снижения температурного нагрева конструкции сверхзвукового самолета / Сб.Тр. конф. Управление развитием крупномасшабных систем (MLSD’2022), Москва, 26–28 сентября 2022 г. С. 925–931. https://doi.org/10.25728/mlsd.2022.0925
  14. Александров С.В., Ваганов А.В., Шалаев В.И. Физические механизмы образования продольных вихрей, появления зон высоких тепловых потоков и раннего перехода в гиперзвуковом течении около треугольного крыла с затупленными передними кромками // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2016. №45. С. 9–31. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2016.45.01
  15. Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Семенов Н.В., Шалаев В.И. Экспериментальное исследование структуры течения и перехода в пограничном слое треугольного крыла с затупленными передними кромками при числах Маха 2, 2,5 и 4 // Труды МФТИ. 2013. Т. 5. № 3. С. 164–173.
  16. Борисов В.Е., Давыдов А.А., Кудряшов И.Ю., Луцкий А.Е. Программный комплекс ARES для расчета трехмерных турбулентных течений вязкого сжимаемого газа на высокопроизводительных вычислительных системах. // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019667338. 23.12.2019.
  17. Гаджиев Д.А., Гайфуллин А.М. Эволюция двух вихрей вблизи твердой поверхности // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т. 59. № 2. С. 31–38.
  18. Борисов В.Е., Константиновская Т.В., Луцкий А.Е. Исследование вихревых структур при сверхзвуковом обтекании тандема крыльев // Мат. моделирование. 2022. Т. 34. № 6. С.92-110. https://doi.org/10.20948/mm-2022-06-06.
  19. Allmaras S.R., Johnson F.T., Spalart P.R. Modifications and Clarifications for the Implementation of the Spalart-Allmaras Turbulence Model // Seventh International Conference on CFD (ICCFD7), Big Island, Hawaii, 9-13 July 2012.
  20. Edwards J.R., Chandra S. Comparison of Eddy Viscosity-Transport Turbulence Models for Three-Dimensional, Shock-Separated Flowfields // AIAA Journal. 1996. V. 34. № 4. P. 756–763.
  21. NASA Turbulence Modeling Resource. https://turbmodels.larc.nasa.gov/spalart.html
  22. Борисов В.Е., Давыдов А.А., Кудряшов И.Ю., Луцкий А.Е., Меньшов И.С. Параллельная реализация неявной схемы на основе метода LU-SGS для моделирования трехмерных турбулентных течений // Математическое моделирование. 2014. Т. 26. № 10. С. 64–78.
  23. Вычислительный комплекс K-60. https://www.kiam.ru/MVS/resourses/k60.html

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Calculation domain for the considered configurations: top for analysing the breakaway zone, bottom for analysing the effect on heat fluxes.

下载 (217KB)
索引源数据
3. Fig. 2. General structure of the end vortex: current lines in the end vortex zone from the wing-generator.

下载 (115KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Interaction of the generator vortex structures with the main wing. Adiabatic condition. Presence of secondary vortices, the colour indicates the direction of their rotation. Configurations (from top to bottom): α1 = α2 = 20° short (a) and long (b) generator, α1 = 10° α2 = 0° (c), α1 = 20° α2 = 0° (d).

下载 (268KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Flow breakaway regions, isosurfaces of negative values of longitudinal velocity are shown, wing at an angle of attack of 20°: unperturbed incoming flow (a), tandem with short generator (b), tandem with long generator (c).

下载 (77KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Pressure distribution on the leeward side of the main wing: unperturbed flow (a); short generator (b); long generator (c). The transverse pressure gradient for the short generator (b) causes detachment in the interaction region.

下载 (195KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Temperature distribution on the main wing surface. Adiabatic surface: streamline with unperturbed flow (a); streamline in the presence of a short generator wing with an angle of attack of 10 on the upper (b) and lower (c) surfaces; streamline in the presence of a short generator wing with an angle of attack of 20° on the upper (d) and lower (e) surfaces.

下载 (301KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Distribution of heat fluxes on the main wing surface. Isothermal surface, variant Tw = 1.4: unperturbed streamline (a), streamline in the presence of the generator wing - upper (b) and lower (c) surfaces.

下载 (166KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Distribution of heat fluxes on the main wing surface. Isothermal surface, variant Tw = 4.2: undisturbed flow (a); flow with the generator wing - upper (b) and lower (c) surfaces.

下载 (176KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».