Волновое сопротивление профиля при его околозвуковом обтекании потоком газа: история, достижения, проблемы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе представлен обзор работ по теории волнового сопротивления профиля и сделана попытка проследить процесс развития основных представлений о физических процессах, имеющих место при околозвуковых скоростях обтекания профиля. Следует отметить, что данная область аэродинамики на ранних этапах своего развития изобиловала ошибочными утверждениями. Накопление экспериментальных данных и совершенствование математического аппарата позволило устранить неточности в постановках задач, а также значительно усовершенствовать математические модели, описывающие данное явление. Тем не менее, и в настоящее время ряд задач остается нерешенным, требует дальнейшего углубления в физику явления и совершенствования математического аппарата.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Петров

Центральный Аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

Автор, ответственный за переписку.
Email: aspetrov1906@rambler.ru
Россия, Жуковский

Г. Г. Судаков

Центральный Аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

Email: soudakov@mail.ru
Россия, Жуковский

Список литературы

  1. Никольский А.А., Таганов Г.И. Движение газа в местной сверхзвуковой зоне и некоторые условия разрушения потенциального течения // ПММ. 1946. Т. 10. Вып. 4. С. 481–502.
  2. Боксер В.Д., Серебрийский Я.М. Приближенный метод определения волнового сопротивления профиля при наличии местной сверхзвуковой зоны // Уч. Зап. ЦАГИ. 1978. № 5. Т. 9. С. 21–29.
  3. Боксер В.Д., Ляпунов С.В. Пределы применимости приближенных методов расчета волнового сопротивления профиля при околозвуковых скоростях // Уч. Зап. ЦАГИ. 1995. № 3–4. Т. XXVI. С. 26–34.
  4. Потапчик А.В. Экспериментальное исследование поля течения вблизи профиля при околозвуковых скоростях // Тр. ЦАГИ. 1979. № 2010. С. 22–34.
  5. Зубцов А.Б., Судаков Г.Г. Асимптотическое решение задачи обтекания профиля дозвуковым потоком газа с образованием локальной сверхзвуковой зоны // Уч. Зап. ЦАГИ. 2011. Т. XLII. № 2. С. 3–9.
  6. Петров А.С. О вспомогательных гипотезах теории волнового сопротивления // Уч. Зап. ЦАГИ. 1989. Т. XX. № 2. С. 61–65,
  7. Христианович С.А., Серебрийский Я.М. О волновом сопротивлении // Тр. ЦАГИ. 1944. № 550. С. 1–18.
  8. Бураго Г.Ф. Теория крыловых профилей с учетом влияния сжимаемости воздуха. М.: Изд-во ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1949. С. 1–166.
  9. Боксер В.Д., Судаков Г.Г. Аэродинамическое сопротивление тел в околозвуковом потоке: теория и приложения к вычислительной аэродинамике // Изв РАН. МЖГ. 2008. № 4. С. 128–140.
  10. Коул Д., Кук Л. Трансзвуковая аэродинамика. М.: Мир, 1989. 360 с.
  11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
  12. Краснов Н.Ф. Аэродинамика. Т. 1. М.: Высшая школа, 1976. 310 с.
  13. Зеленский И.Е. О лобовом сопротивлении тел, погруженных в газовый поток сверхзвуковой скорости // Уч. Зап. Харьковского ун-та. 1949. Т. 29. С. 1–183.
  14. Карман Т.Ф. Основы аэродинамики больших скоростей // В сб. ст. Общая теория аэродинамики больших скоростей / под ред. Сирса У.Р. М.: Воениздат, 1962. 667 с. С. 1–30.
  15. Rinlgleb F. Exakte Losungen der Differentialgleichungen einer adiabatischen Gasstromung // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. Ingenieurwissenschaftaftliche Forschungsarbeiten. 1940. № 4. V. 20. P. 185–198.
  16. Франкль Ф.И. К образованию скачков уплотнения в дозвуковых течениях с местными сверхзвуковыми скоростями // ПММ. 1947. № 11. С. 199–202.
  17. Busemann A. The non-existence of transonic potential flow // Proc. of Symp. in Applied Mathematics. 1953. № 4. P. 29–40.
  18. Guderley G. On the presence of shocks in mixed subsonic-supersonic flow patterns // Advanced in Appl. Mech. 1953. № 3. P. 145–184.
  19. Bers L. Results and conjectures in the mathematical theory of subsonic and transonic gaz flows // Commun. on Pure&Appl. Math. 1954. № 7. P. 79–104.
  20. Morawetz C.S. On the non-existence of continuous transonic flows past profiles, // Commun. on Pure&Appl. Math. 1956. № 9. P. 45–68.
  21. Берс Л. Математические вопросы дозвуковой и околозвуковой газовой динамики. М.: Иностр. лит-ра, 1961. 208 с.
  22. Sears W.R. Transonic potential flow of a compressible fluid // Appl. Phys. 1951. V. 21. P. 771–778.
  23. Голубев В.В. Лекции по теории крыла. М.;Л.: ГИТТЛ, 1949. 480 с.
  24. Паньженский В.А, Петров А.С. О течении в местной сверхзвуковой зоне при околозвуковом обтекании крылового профиля // Уч. Зап. ЦАГИ. 1987. Т. 18. № 2. С. 1–8.
  25. Лифшиц Ю.Б. К теории трансзвуковых течений около профиля // Уч. Зап. ЦАГИ. 1973. Т. IV. № 5. С. 1–8.
  26. Ляпунов С.В. Ускоренный метод решения уравнений Эйлера в задаче о трансзвуковом обтекании профиля // Матем. Моделир. 1991. № 4. С. 83–92.
  27. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 744 с.
  28. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. 904 с.
  29. Giles M.B., Cummings R.M. Wake integration for three–dimensional flowfield computations: Theoretical development // J. of Aircraft. 1999. V. 36. No. 2. P. 357–365.
  30. Hunt D.L., Cummings R.M., Giles M.B. Wake integration for three–dimensional flowfield computations: Applications // J. of Aircraft. 1999. № 2. V. 36. P. 366–373.
  31. Petruzzelli N., Keane A.J. Wave drag estimation for use with panel codes // J. Aircraft. 2001. № 4. V. 38. P. 778–780.
  32. Cole J.D., Malmuth N.D. Wave drag due to lift for transonic airplanes // Proc. Roy. Soc. A. 2005. V. 461. P. 541–560.
  33. Gariépy M., Trépanier J.-Y., Improvements in accuracy and efficiency for a far–field drag prediction and decomposition method // AIAA. 2010. 2010–4678. P. 1–15.
  34. Судаков Г.Г., Определение компонент аэродинамического сопротивления летательного аппарата в околозвуковом потоке, который описывается системой уравнений Рейнольдса // Уч. Зап. ЦАГИ. 2016. Т. XLVII. № 1. С. 3–12.
  35. Toubin H., Bailly D. Development and application of a new unsteady far–field drag decomposition method // AIAA. 2014. V. 2014–2991. P. 1–18.
  36. Van der Vooren J., Destarac D. Drag/thrust analysis of a jet–propelled transonic transport aircraft: Definition of physical drag components // Aerospace Sci.&Technol. 2004. V. 8. P. 545–556.
  37. Петров А.С. Влияние реальных свойств газа на суммарные аэродинамические силы при дозвуковых скоростях потока // Теплофиз. и аэромех. 2004. Т. 11. № 1. С. 33–50.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема обтекания профиля при наличии местной сверхзвуковой зоны

Скачать (75KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Коэффициент волнового сопротивления для профиля NACA–0012: угол атаки α = 0, уравнения Рейнольдса, модель турбулентности k–ω SST

Скачать (38KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Высота скачка уплотнения: угол атаки α = 0, уравнения Рейнольдса, модель турбулентности k–ω SST. Зависимость приблизительно линейная. Отклонение от линейной зависимости вызваны смещением скачка уплотнения вниз по потоку с ростом числа M1 и уменьшением кривизны поверхности профиля в точке основания скачка (см. формулу (4.7))

Скачать (29KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Число М1 перед скачком уплотнения: угол атаки α = 0, уравнения Рейнольдса, модель турбулентности k–ω SST. Кривая с ромбовидными маркерами получена визуально с поля числа М, кривая с квадратными маркерами получена по максимальному скачку энтропии на ударной волне. Зависимость существенно нелинейная

Скачать (27KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Положение и форма сверхзвуковой зоны: M¥ = 0.73 – возникновение сверхзвуковой зоны, M¥ = 0.75 – возникновение скачка

Скачать (25KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение чисел Маха по высоте сверхзвуковой зоны

Скачать (115KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сравнение теоретических, расчетных и экспериментальных значений высоты скачка уплотнения

Скачать (91KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Сравнение значений волнового сопротивления (5.12) с экспериментальными данными [38]

Скачать (67KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024