Введение
1 Схемы сквозного счета для задач сверхзвуковой аэродинамики 15
1.1 Основные уравнения динамики сжимаемого газа и некоторые их математические свойства 15
1.1.1 Гипотеза сплошной среды и законы сохранения . 15
1.1.2 Уравнения Эйлера 18
1.1.3 Уравнения Навье—Стокса 24
1.2 TVD схемы на структурированных и неструктурированных сетках 29
1.2.1 Общая характеристика TVD схем 29
1.2.2 Консервативная пространственная дискретизация и реконструкция переменных на структурированных сетках 35
1.2.3 Консервативная пространственная дискретизация и реконструкция переменных на неструктурированных сетках 40
1.2.4 Вычисление численных потоков 43
1.3 ENO и WENO схемы 47
1.3.1 Принципы построения ENO и WENO схем 47
1.3.2 Обобщение на более сложные уравнения и системы уравнений 56
1.4 Вычислительные программы для расчета плоских, осесим-метричных и трехмерных течений 59
1.4.1 Аппроксимация вязких членов уравнений Навье-Стокса 60
1.4.2 Численная реализация граничных условий 63
1.4.3 Интегрирование уравнений по времени 65
1.4.4 Стационарный маршевый код 67
1.4.5 Параллелизация расчетных программ 70
1.4.6 Способы визуализации расчетных данных 75
1.5 Верификация расчетных программ 78
2 Переход между регулярным и маховским отражениями сильных ударных волн 92
2.1 Предшествующие исследования 92
2.2 Постановка задачи и ее теоретический анализ 94
2.3 Гистерезис в течении между двумя клиньями 102
2.3.1 Существование двух стационарных решений при одинаковых параметрах потока 102
2.3.2 Гистерезис при изменении угла клина 104
2.3.3 Экспериментальное подтверждение существования гистерезиса 111
2.3.4 Влияние возмущений набегающего потока 116
2.3.5 Гистерезис при изменении числа Маха набегающего потока 123
2.3.6 Гистерезис при изменении расстояния между клиньями 127
2.3.7 Особенности несимметричного взаимодействия ударных волн 137
2.4 Гистерезис в других сверхзвуковых течениях 150
3 Трехмерные взаимодействия ударных волн 180
3.1 Трехмерные стационарные ударно-волновые конфигурации 180
3.1.1 Качественный анализ влияния трехмерных эффектов 180
3.1.2 Численное моделирование трехмерного регулярного и маховского отражения 185
3.1.3 Гистерезис в трехмерных течениях 190
3.1.4 Экспериментальные исследования трехмерных ударно-волновых конфигураций 191
3.1.5 Комбинированное отражение 193
2.4.1 Гистерезис при обтекании сверхзвуковым потоком системы цилиндров 150
2.4.2 Гистерезис при смене типа отражения в плоской перерасширенной струе 164
2.4.3 Взаимодействие косых гидравлических прыжков на мелкой воде 171
3.2 Попытки управления переходом между различными конфигурациям путем импульсного энергоподвода 197
3.3 Трехмерные взаимодействия ударных волн при обтекании двугранного угла 207
3.3.1 Метод численного моделирования 210
3.3.2 Переход от регулярного к нерегулярному отражению скачков, взаимодействующих в угловых течениях 213
3.3.3 Типы угловых течений с нерегулярными отражениями скачков 220
3.3.4 Типы сверхзвуковых течений, формирующиеся в угловых конфигурациях с различной V-образностью и стреловидностью 226
4 Взаимодействие ударных волн с пограничными слоями с учетом эффектов разреженности 233
4.1 Учет начальных эффектов разреженности с помощью граничных условий скольжения 234
4.2 Ламинарный отрыв гиперзвукового пограничного слоя . 236
4.2.1 Параметры течения 237
4.2.2 Численный метод 238
4.2.3 Результаты моделирования 239
4.3 Распространение ударной волны в микроканале 247
4.3.1 Постановка задачи и численный метод 249
4.3.2 Сравнение результатов континуальных и кинетических расчетов 250
4.3.3 Параметрическое исследование распространения ударной волны 256
4.3.4 Численное моделирование эксперимента Даффа . 260
5 Возникновение и развитие неустойчивости в свободных и при стенных сверхзвуковых течениях 264
5.1 Неустойчивость свободного слоя сдвига 267
5.1.1 Основные определения 268
5.1.2 Результаты линейного анализа устойчивости 269
5.1.3 Временное развитие слоя смешения 273
5.1.4 Пространственное развитие слоя смешения 275
5.2 Неустойчивость плоской струи, истекающей в спутный поток277
5.2.1 Линейный анализ устойчивости плоской струи . 277
5.2.2 Нелинейные стадии развития плоской струи . 279
5.3 Моделирование турбулентной недорасширенной струи . 283
5.4 Восприимчивость и развитие возмущений в гиперзвуковом вязком ударном слое 290
5.4.1 Постановка задачи и параметры течения 293
5.4.2 Результаты расчетов среднего течения 294
5.4.3 Развитие возмущений при возбуждении ударного слоя внешним акустическим полем 296
5.4.4 Возбуждение ударного слоя периодическим вду-вом и отсосом и управление развитием возмущений в ударном слое 300
Заключение 309
Литература
