Введение
Глава 1. Гиперзвуковые летательные аппараты самолётных схем и особенности их полёта в разреженной атмосфере 18
1.1. Гиперзвуковые течения и их реализация на практике 18
1.2. Основные преимущества ГЛА самолетных схем 21
1.3. Особенности построения тепловой защиты ГЛА самолетных схем 22
Выводы по главе 1 27
Глава 2. Математическая модель процессов термо-газодинамики и тепло-массообмена на поверхности гиперзвукового летательного аппарата 29
2.1. Анализ некоторых общих физических и математических положений - базы разработки математической модели 29
2.1.1. Проверка применимости модели сплошной среды для условий полёта ГЛА в атмосфере 29
2.1.2. Особенности вычисления термо-газодинамических и теплофизических свойств газа в гиперзвуковой газодинамике 30
2.2. Применение метода контрольного объема для решения уравнения переноса скалярной величины 33
2.2.1. Дискретизация уравнения переноса скалярной величины методом контрольного объема 33
2.2.2. Линеаризация уравнения переноса скалярной величины 35
2.2.3. Дискретизация по пространству 35
2.2.4. Неявное интегрирование по времени 38
2.3. Применение метода связанного решателя
к решению уравнений механики сплошной среды 39
2.3.1. Векторная форма общей математической модели 39
2.3.2. Особенности предварительной обработки уравнения (2.20) 40
2.3.3. Особенности вычисления конвективного потока скалярной физической величины 43
2.3.4. Неявный метод решения стационарных уравнений механики сплошной среды 44
2.4. Математическая модель комплекса
процессов при обтекании поверхности ГЛА
гиперзвуковым потоком 45
2.4.1. Математическое моделирование химической кинетики в задачах гиперзвуковой газовой динамики 45
2.4.2. Описание процесса лучистого теплообмена при полёте ГЛА в атмосфере 51
2.5. Особенности задания граничных условий 55
2.5.1. Входная граница 55
2.5.2. Выходная граница 56
2.5.3. Твёрдая стенка 57
2.5.4. Граница типа «ось» 58
2.5.5. Граница типа «симметрия»
2.6. Особенности задания нулевой итерации 59
2.7. Алгоритм работы связанного решателя 60
Выводы по главе 2 62
Глава 3. Некоторые особенности решения предложенной математической модели численными методами 63
3.1. Решение тестовой задачи с целью доказательства влияния структуры расчётной сетки на получаемые результаты 63
3.1.1. Постановка задачи 63
3.1.2. Категории расчётных сеток 64
3.1.3. Анализ результатов расчёта с использованием сеток разной размерности 68
Выводы по главе 3 77
Глава 4. Верификация разработанной математической модели 79
4.1. Результаты моделирования процессов термо-газодинамики и тепло-масообмена на поверхности сферы 79
4.2. Результаты моделирования процессов термо-газодинамики и тепло-масообмена на поверхности затупленного конуса 88
Выводы по главе 4 95
Глава 5. Модификация математической модели термо-газодинамических и физико-химических процессов, реализуемых при обтекании планера ЛА гиперзвуковым потоком 97
5.1. Модификация свойств компонентов газовой среды 98
5.2. Модификация механизмов химической кинетики 100
5.3. Моделирование турбулентного режима течения 101
5.3.1. Математическая модель
турбулентности (Transition SST) 101
5.3.2. Алгоритм вычисления диффузионных потоков при турбулентном режиме течения на поверхности ГЛА 104
Выводы по главе 5 105
Глава 6. Анализ результатов верификации модифицированной математической модели 106
6.1. Исследование влияния модификаций математической модели на достоверность результатов моделирования процессов термо-газодинамики и тепло-массообмена на поверхности сферы 106
6.2. Исследования процессов термо-газодинамики и тепло-массообмена на поверхности модели
марсианского зонда Mars-Pathfinder 111
6.3. Исследования процессов термо-газодинамики и тепло-масообмена на поверхности модели спускаемогоаппарата сегментально-конической формы 120
6.4. Исследования процессов термо-газодинамики и тепло-массообмена при обтекании гиперзвуковым потоком цилиндра, притупленного сферой 129
6.5. Исследования процессов термо-газодинамики и тепло-масообмена на теплонапряженных поверхностях малоразмерного крылатого возвращаемого аппарата 135
Выводы по главе 6 146
Заключение
