Расчетно-экспериментальное исследование сверхзвукового турбулентного отрывного течения и локальной теплоотдачи в плоском канале с внезапным расширением

Получены и рассмотрены результаты численного и экспериментального исследования сверхзвукового отрывного течения и локальной теплоотдачи в плоском канале с внезапным односторонним расширением при числе Маха M ≈ 3 и наличии турбулентного пограничного слоя перед отрывом со ступеньки. В математической модели использованы осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, дополненные в различных вариантах расчета моделями турбулентности k-ω, k-ε и Спаларта-Альмараса. Представлены расчетные поля газодинамических параметров в ступенчатом канале. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных распределений давления на стенке и коэффициента теплоотдачи за уступом. Выполнен анализ пространственной корреляции полученных полей скорости, поверхностного давления и трения, а также коэффициента теплоотдачи в области отрыва и присоединения пограничного слоя.

Литература

[1] Чжен П. Отрывные течения. В 3-х т. М.: Мир, 1972-1973.

[2] Мерцкирх В., Пейдж Р.Х., Флетчер Л.С. Обзор исследований теплообмена в областях отрыва и повторного присоединения течений сжимаемого газа // Аэрокосмическая техника. 1988. № 10. С. 133-140.

[3] Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985. 318 с.

[4] Исаев С.А., Лукичев В.Ю., Носатов В.В., Садовников Г.С., Щеголев Н.Л. Численное моделирование процессов тепломассообмена в сверхзвуковых и гиперзвуковых течениях // Тр. 3-й Всеросс. нац. конф. по теплообмену (РНКТ-3). М.: МЭИ, 2002. С. 151-154.

[5] Носатов В.В., Щеголев Н.Л. Экспериментальное исследование интенсификации теплообмена в канале при внезапном расширении сверхзвукового потока // Тез. докл. XI Всеросс. межвуз. науч.-техн. конф. "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели". 2000. С. 71.

[6] Бедарев И.А., Федорова Н.Н. Расчет газодинамических параметров и теплообмена в сверхзвуковых турбулентных отрывных течениях в окрестности уступов // ПМТФ. 2001. Т. 42. № 1. С. 56-64.

[7] Епифанов В.М., Носатов В.В., Щеголев Н.Л. Экспериментальное определение профиля скорости и интегральных характеристик сверхзвукового пограничного слоя пневмометрическим методом. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 35 с.

[8] Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. В 2 ч. Ч. 1. М.: Наука, 1991. 600 с.

[9] Волчков Э.П. Пристенные газовые завесы. Новосибирск: Наука, 1983. 238 с.