сравнение полученных расчетных и экспериментальных распределе-
ний числа Стентона St с законом теплообмена в стандартных условиях,
который для значений Re
≤
10
4
, характерных для условий проведе-
ния физического и численного экспериментов, имеет вид [3]
St
0
= 0
,
0128(
Re
T
)
−
0
,
25
Pr
−
0
,
75
,
где Pr — число Прандтля; индекс “0” обозначает стандартные условия
теплообмена.
Для этого использовалось модифицированное выражение предель-
ного относительного закона теплообмена
(St/St
0
)
Re
T
= Ψ
S
∞
f
(
x, x
0
)
.
Значение функции
Ψ
S
∞
, учитывающей влияние сжимаемости и не-
изотермичности, вычисляется по формулам, приведенным в работе [3],
а значение функции
f
(
x, x
0
)
, учитывающей влияние предвключенного
адиабатного участка, — по формуле [9]
f
(
x, x
0
) =
x
−
x
0
x
0
,
091
,
где
x
— координата точки поверхности нагреваемого участка, отсчи-
тываемая от критического сечения сопла вниз по потоку;
x
0
— протя-
женность начального адиабатного участка (
x
0
= 895
мм, см. рис. 1).
С учетом перечисленных возмущающих факторов отклонение зна-
чений числа Стентона St, полученных в физическом и численном экс-
периментах, от стандартного закона теплообмена не превышает 10%
(см. рис. 3). Это свидетельствует о корректности проведенных вычи-
слений и полученных экспериментальных данных.
Результаты исследования отрывного течения и теплообмена в
ступенчатом канале.
Расчет полей газодинамических параметров
и распределения коэффициента теплоотдачи в ступенчатом кана-
ле проводился при относительно тонком по сравнению с высотой
уступа
h
S
= 30
мм предотрывном турбулентном пограничном слое:
δ
S
/h
S
≈
0
,
1
. При этом число Маха в ядре потока перед отрывом
в рассматриваемом канале со степенью расширения 1:2 составля-
ло
M
eS
= 2
,
9
, а число Рейнольдса — Re
S
= 0
,
5
∙
10
4
. Расчетные
значения параметров предотрывного течения практически соответ-
ствуют условиям эксперимента. Численное моделирование показало
наличие сложной ударно-волновой структуры потока, характерной
для внутренних отрывных сверхзвуковых течений, когда наблюдается
взаимодействие волн сжатия и разрежения, образование зон отрыва
пограничного слоя в местах падения скачков уплотнения (рис. 4).
Детализация поля течения непосредственно за уступом демонстри-
рует область разворота и ускорения сверхзвукового потока в веере волн
72
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 1
