Расчетный анализ летных данных по конвективному нагреву марсианского спускаемого аппарата в рамках модели совершенного газа

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

С использованием модели совершенного газа решается пространственная задача сверхзвукового обтекания спускаемого аппарата MSL в плотных слоях атмосферы Марса. Численно интегрируется система усредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS) совместно с алгебраической моделью турбулентного смешения Болдуина–Ломакса. Помимо изучения закономерностей поля течения в окрестности спускаемого аппарата для реальных траекторных условий анализируются расчетные данные по конвективному нагреву поверхности на наветренной и подветренной стороне. Учитывается изменение условий нагрева при переходе от ламинарного к турбулентному характеру течения вблизи обтекаемой поверхности. Представлено сравнение с летными данными.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Т. Суржиков

Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: surg@ipmnet.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Лунев В.В. Течение реальных газов с большими сверхзвуковыми скоростями. М.: Физматлит. 2007. 760 с.
  2. Землянский Б.А., Лунев В.В., Власов В.И. и др. Конвективный теплообмен летательных аппаратов. М.: Физматлит. 2014. 330 с.
  3. Tannehill J.C., Anderson D.A., Pletcher R.H. Computational Fluid Mechanics and Heat transfer. 1997. Taylor&Francis. 792 p.
  4. Bertin J.J. Hypersonic aerothermodynamics. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington, DC. 1994. 608 p.
  5. Суржиков С.Т. Компьютерная аэрофизика спускаемых космических аппаратов. Двухмерные модели. М.: Физматлит, 2018. 543 с.
  6. Hollis B.R., Collier A.S. Turbulent Aeroheating Testing of Mars Science Laboratory Entry Vehicle in Perfect-Gas Nitrogen// AIAA 2007–1208. 2007. 20 p.
  7. Cheatwood F.M., Gnoffo P.A. Users Manual for the Langley Aerothermo-dynamic Upwind Algorithm (LAURA)// NASA TM-4674, April 1996.
  8. Cebeci T., Smith A.N.O. Analysis of Turbulent Boundary Layers. Academic Press. 1974. 404 p.
  9. Baldwin B.S., Lomax H. Thin Layer Approximation and Algebraic Model for Separated Turbulent Flows. AIAA Paper 78–0257. 1978. 8 p.
  10. Суржиков С.Т. Анализ экспериментальных данных по конвективному нагреву модели марсианского спускаемого аппарата с использованием алгебраических моделей турбулентности // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 6. С. 129–140.
  11. Edquist K.T., Hollis B.R., Johnston C.O., Bose D., White T.R., Mahzari M. Mars Science Laboratory Heat Shield Aerothermodynamics: Design and Reconstruction// JSR. 2014. V.51. № v4. P. 1106–1124.
  12. Суржиков С.Т. Радиационно-конвективный нагрев поверхности марсианского спускаемого аппарата MSL при учете турбулентного характера обтекания// Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 5. С. 119–137

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расчетная сетка и изотермы в двух сечениях вдоль оси x.

Скачать (1002KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поле продольной скорости Vx = u/V∞ в окрестности СА MSL при t=65.1 c.

Скачать (748KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поле температуры в окрестности СА MSL при t=65.1 c.

Скачать (873KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Плотность конвективных тепловых потоков на лобовой поверхности аэродинамического щита СА MSL при t1=61.5 c (а), t2=65.1 c (б), t3=69.3 c (в), t4=74.0 c (г).

Скачать (829KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределения плотностей конвективных тепловых потоков вдоль плоскости симметрии лобового аэродинамического щита СА MSL при t1=61.5 c (а), t2=65.1 c (б), t3=69.3 c (в), t4=74.0 c (г). Черные кривые – ламинарный поток, цветные кривые – турбулентный поток.

Скачать (399KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение плотностей конвективного Qw,tot = Qw,hc + Qdif и интегрального радиационного теплового потока Qrad вдоль поверхности СА MSL в плоскости симметрии при t=65 с (слева) и t=74 с (справа). Модель турбулентного смешения Болдуина–Ломакса. Постоянная температура лобовой поверхности Tw = 1000 К. Сплошная черная кривая – полная плотность конвективного теплового потока, штриховая линия – плотность теплового потока, обусловленного диффузионным потоком к абсолютно каталитической поверхности; штрих-пунктир – теплопроводностная составляющая; сплошная кривая с круглыми маркерами – плотность интегрального радиационного теплового потока.

Скачать (340KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024