Введение
Глава 1. Обзор литературы 25
Глава 2. Численные методы 55
2.1 Комплексно консервативные разностные схемы на минимальном шаблоне для систем уравнений Эйлера 57
2.2 Комплексно консервативные разностные схемы на минимальном шаблоне для систем уравнений Навье-Стокса 65
2.3 Модификации схем в области границ и оси симметрии 68
2.3.1. Постановка граничных условий на горизонтальной границе 68
2.3.2. Постановка граничных условий на вертикальной границе 70
2.3.3. Постановка граничных условий в угловых точках торца 72
2.3.4. Постановка граничных условий на оси симметрии 76
2.3.5. Расчет границ клиновидных тел и конусов 77
2.4. Модификации схем на подвижных сетках и дополнение алгоритмами выделения разрывов 82
2.4.1. Комплексно консервативные разностные схемы на подвижной сетке 82
2.4.2. Дополнение схем алгоритмами выделения разрывов 84
2.5. Тестирование и отладка алгоритмов 90
2.5.1. Уравнение переноса (Бюргерса) 90
2.5.2. Движение разрывов по постоянному фону 93
2.5.3. Движение разрывов по переменному фону 95
2.5.4. Описание вариантов тестирования
разработанных алгоритмов 100
2.6. Основные результаты, полученные в Главе 2 102
Глава 3. Неустойчивости и контактно-вихревые структуры в передних отрывных областях в задачах обтекания с внешними источниками энергии 104
3.1. Взаимодействие бесконечного разогретого разреженного канала с цилиндрическим ударным слоем 105
3.1.1. Постановка задачи 105
3.1.2. Тестирование алгоритмов в приложении к рассматриваемым задачам 107
3.1.3. Детали структуры потока при взаимодействии разогретого разреженного канала с цилиндрическим ударным слоем (М=1.89, dp=0.5) 109
3.1.4. Особенности структуры обтекания для тонких каналов 118
3.1.5. Динамика течения для набегающего сверхзвукового потока с числом Маха М=3 121
3.1.6. Динамика течения для более разреженных каналов (М= 1.89) 123
3.2. Генерация неустойчивостей Рихтмайера-Мешкова и исследование стратифицированных вихрей 125
3.2.1. Зарождение неустойчивостей контактных разрывов Рихтмайера-Мешкова. Бароклинный характер неустойчивости 125
3.2.2. Воздействие вихря на аэродинамическое сопротивление тела 131
3.2.3. Генерация вихрей для различных входных параметров сверхзвукового потока 133
3.2.4. Исследование тороидальных стратифицированных вихрей 138
3.2.5. Сравнение численных и экспериментальных мгновенных характеристик вихревых структур 146
3.2.6. О влиянии физической диссипации на формирование контактно-вихревых структур 149 3.3. Генерация неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца и анализ дорожек стохастически зарождающихся вихрей 152
3.3.1. Механизм зарождения неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца 152
3.3.2. Численный анализ дорожек зарождающихся вихрей 155
3.3.3. Воздействие вихревых структур на определяющие параметры сверхзвукового обтекания 162
3.3.4. Механизм кумуляции ударных волн, вызванных воздействием вихрей на торец 165
3.3.5. Генерация вторичных неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца 170
3.3.6. Сравнение расчетов на сетках с различным числом узлов 174
3.4. Элементы управления потоком за счет формирования контактно-вихревых структур 177
3.4.1. Механизм уменьшения силы сопротивления торца при симметричном расположении канала источника ограниченной длины 178
3.4.2. Механизм повышения силы сопротивления торца ("heat piston" effect) при асимметричном расположении
канала источника ограниченной длины 184
3.4.3. Воздействие симметрично расположенного источника энергии на обтекание заостренных тел 190
3.4.4. Проверка расчета скорости роста предвестника на основе автомодельной задачи Римана 194
3.5. Основные результаты, полученные в Главе 3 197
Глава 4. Пульсационные течения в задачах обтекания с внешними источниками энергии 201
4.1. Механизм пульсаций при обтекании затупленного тела 202
4.1.1. Механизм первой пульсации головной ударной волны и падения силы сопротивления торца 202
4.1.2. Механизм дальнейших пульсаций течения 208
4.2. Исследование пульсационных режимов обтекания 213
4.2.1. Установление крупномасштабных самоподдерживающихся пульсаций потока и формирование основных областей течения 213
4.2.2. Динамика определяющих параметров обтекания для различных характеристик набегающего потока 215
4.3. Генерация вихрей в пульсационных течениях 222
4.3.1. Траекторный анализ параметров в центрах отдельных вихрей: два различных типа динамики вихрей 222
4.3.2. Воздействие вихрей на поток перед телом 228
4.4. Особенности пульсационных течений при несимметричном подводе энергии 231
4.4.1. Интенсификация перемешивания слоев газа внутри ударного слоя 231
4.4.2. Анализ определяющих параметров процесса. Смещение и колебания точки торможения 234
4.5. Пульсационные течения при обтекании полостей сложной формы сверхзвуковым потоком газа, содержащим источник энергии 244
4.5.1. Воздействие тонкого разогретого разреженного канала ограниченной длины на сверхзвуковое обтекание цилиндрического тела с полостью сложной формы 244
4.5.2. Анализ результатов и исследование зависимости процесса взаимодействия от длины разреженного канала и геометрии
полости 254
4.6. Основные результаты, полученные в Главе 4 258
Глава 5. Моделирование стационарных структур в стратифицированных потоках в задачах обтекания с несимметричным подводом энергии 262
5.1. Установление стационарных структур с немонотонностями параметров газа у торца в стратифицированных потоках 263
5.1.1. Постановка задачи 263
5.1.2. Формирование стационарных структур потока 265
5.1.3. Зависимость стационарных структур от степени разреженности газа в разогретом канале 266
5.1.4. Зависимость стационарных структур от радиуса источника и заостренности тела 267
5.1.5. Характеристики стационарных структур 270
5.2. Генерация неустойчивости и формирование стационарных структур 275
5.2.1. Условия формирования структур и генерация неустойчивости 275
5.2.2. Механизм образования структур
5.3. Исследование стационарных структур 280
5.4. Основные результаты, полученные в Главе 5 285
Основные научные результаты и выводы 287
Список литературы
