Аннотация:
Предлагается метод прямого численного моделирования нестационарных трехмерных возмущений, приводящих к ламинарно-турбулентному переходу при гиперзвуковых скоростях потока. Моделирование выполнено с помощью решения полных трехмерных нестационарных уравнений Навье–Стокса. Методика расчетов, ориентированная на применение многопроцессорных супер-ЭВМ, основана на полностью неявной монотонной схеме аппроксимации и методе Ньютона–Рафсона решения системы нелинейных разностных уравнений. С помощью данного метода исследовано развитие трехмерных неустойчивых возмущений в пограничном слое на плоской пластине и в пристеночном течении в угле сжатия при числе Маха набегающего потока M = 5.37 на ранних стадиях ламинарно-турбулентного перехода. С помощью визуализации поля трехмерных возмущений выявляются и обсуждаются особенности развития неустойчивости на линейной и нелинейной стадиях. Распределения коэффициентов вязкого трения на поверхности позволяют выделить ламинарный и переходный режим обтекания, и говорить о начале ламинарно-турбулентного перехода. Библ. 29. Фиг. 18.
Работа выполнена на базе Московского физико-технического института (МФТИ) при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-19-00821, проведение расчетных исследований и анализ результатов), а также РФФИ (код проекта № 17-08-00969, разработка алгоритма и программ численного моделирования).
Поступила в редакцию: 18.05.2015 Исправленный вариант: 26.09.2016
Образец цитирования:
И. В. Егоров, А. В. Новиков, А. В. Фёдоров, “Прямое численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода при гиперзвуковых скоростях потока на супер-ЭВМ”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 57:8 (2017), 1347–1373; Comput. Math. Math. Phys., 57:8 (2017), 1335–1359
Mengxia Du, Qiao Wang, Yan Zhang, Yu Bai, Chunqiu Wei, Chunyan Liu, “Flow and heat transfer analysis of laminar flow in hypersonic aircraft with variable specific heat capacity at small attack angles”, HFF, 34:3 (2024), 1297
I.V. Egorov, A.V. Fedorov, N.V. Palchekovskaya, “Numerical simulation of laminar-turbulent transition in a supersonic boundary layer under the action of acoustic disturbances”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 220 (2024), 124895
A. V. Novikov, A. O. Obraz, D. A. Timokhin, “Gas Suction Effect on the Crossflow Instability in Flow Past a Swept Wing”, Fluid Dyn, 59:2 (2024), 270
A. V. Novikov, A. O. Obraz, D. A. Timokhin, “Gas suction effect on the crossflow instability in flow past a swept wing”, Izvestiâ Akademii nauk. Rossijskaâ akademiâ nauk. Mehanika židkosti i gaza, 2024, no. 2, 105
I. V. Egorov, N. K. Nguen, P. V. Chuvakhov, “Numerical simulation of the interaction between weak shock waves and supersonic boundary layer on a flat plate with the blunt leading edge”, Izvestiâ Akademii nauk. Rossijskaâ akademiâ nauk. Mehanika židkosti i gaza, 2024, no. 2, 113
А. Д. Савельев, И. А. Савельев, “Моделирование колебаний давления на пластине за поперечной выемкой в сверхзвуковом потоке”, Матем. моделирование, 36:4 (2024), 103–115; A. D. Savel'ev, I. A. Savel'ev, “Numerical simulation of pressure fluctuations on a plate behind a transverse recess in a supersonic flow”, Math. Models Comput. Simul., 16:6 (2024), 861–869
A. V. Novikov, A. O. Obraz, D. A. Timokhin, “Gas Injection and Suction Effect on the Instability of a Supersonic Boundary Layer”, Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа, 2023, № 3, 69
И. В. Егоров, Н. К. Нгуен, Н. В. Пальчековская, “Численное моделирование взаимодействия волны Маха и пограничного слоя на плоской пластине”, ТВТ, 61:5 (2023), 752–759 [I. V. Egorov, N. K. Nguyen, N. V. Pal'chekovskaya, TVT, 61:5 (2023), 752–759]
A. V. Novikov, A. O. Obraz, D. A. Timokhin, “Gas Injection and Suction Effect on the Instability of a Supersonic Boundary Layer”, Fluid Dyn, 58:2 (2023), 232
I. V. Egorov, N. K. Nguyen, N. V. Pal'chekovskaya, “Numerical Simulation of the Interaction of a Mach Wave and a Boundary Layer on a Flat Plate”, High Temp, 61:5 (2023), 689
Yuri Dobrov, Anton Karpenko, Sergey Malkovsky, Aleksei Sorokin, Konstantin Volkov, “Simulation of high-temperature flowfield around hypersonic waverider using graphics processor units”, Acta Astronautica, 204 (2023), 745
Alexander Fedorov, Andrey Novikov, “Stabilization of crossflow mode by grooves on a supersonic swept wing”, Theor. Comput. Fluid Dyn., 37:2 (2023), 261
Ivan Vladimirovich Egorov, Natalia V. Palchekovskaya, Alexander Vitalyevich Fedorov, Proceeding of International Heat Transfer Conference 17, 2023, 8
Novikov V A., Fedorov V A., “Numerical Study of Crossflow Jet Generated Instabilities in a High-Speed Boundary Layer”, Iutam Laminar-Turbulent Transition, Iutam Bookseries, 38, eds. Sherwin S., Schmid P., Wu X., Springer International Publishing Ag, 2022, 621–630
Chernyshev S.L., “A Review of Russian Computer Modeling and Validation in Aerospace Applications”, Prog. Aeosp. Sci., 128 (2022), 100766
А. И. Толстых, Д. А. Широбоков, “О неустойчивости Толмина – Шлихтинга в численных решениях уравнений Навье – Стокса, полученных на основе мультиоператорной схемы 16-го порядка”, Компьютерные исследования и моделирование, 14:4 (2022), 953–967
I. V. Egorov, A. V. Novikov, A. O. Obraz, “The Anomalous Suction Effect on Instability of a Supersonic Boundary Layer”, Dokl. Phys., 67:4 (2022), 110
А. И. Толстых, Д. А. Широбоков, “О возбуждении и развитии неустойчивости в пограничном слое сжимаемого газа, наблюдаемых при высокоточном численном моделировании без введения искусственных возмущений”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 62:7 (2022), 1209–1223; A. I. Tolstykh, D. A. Shirobokov, “Excitation and development of instability in a compressible boundary layer as obtained in high-order accurate numerical simulation without introducing artificial perturbations”, Comput. Math. Math. Phys., 62:7 (2022), 1180–1192
И. В. Егоров, А. В. Новиков, П. В. Чувахов, “Численное моделирование развития турбулентных пятен в сверхзвуковом пограничном слое на пластине”, Матем. моделирование, 34:7 (2022), 63–72; I. V. Egorov, A. V. Novikov, P. V. Chuvakhov, “Numerical simulation of turbulent spots evolution in supersonic boundary layer over a plate”, Math. Models Comput. Simul., 15:1 (2023), 118–124
Цитирование в формате AMSBIB
Обратная связь: