Отправить статью по E-mail 
Волновое сопротивление профиля при его околозвуковом обтекании потоком газа: история, достижения, проблемы
- Авторы: Петров А.С.1, Судаков Г.Г.1
-
Учреждения:
- Центральный Аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского
- Выпуск: Том 88, № 6 (2024)
- Страницы: 853-873
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-8235/article/view/282868
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823524060032
- EDN: https://elibrary.ru/IHBDDX
- ID: 282868
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
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.
Ключевые слова
Полный текст
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
- 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.
- 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.
- 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.
- Потапчик А.В. Экспериментальное исследование поля течения вблизи профиля при околозвуковых скоростях // Тр. ЦАГИ. 1979. № 2010. С. 22–34.
- 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.
- Петров А.С. О вспомогательных гипотезах теории волнового сопротивления // Уч. Зап. ЦАГИ. 1989. Т. XX. № 2. С. 61–65,
- Христианович С.А., Серебрийский Я.М. О волновом сопротивлении // Тр. ЦАГИ. 1944. № 550. С. 1–18.
- Бураго Г.Ф. Теория крыловых профилей с учетом влияния сжимаемости воздуха. М.: Изд-во ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1949. С. 1–166.
- 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.
- Коул Д., Кук Л. Трансзвуковая аэродинамика. М.: Мир, 1989. 360 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
- Краснов Н.Ф. Аэродинамика. Т. 1. М.: Высшая школа, 1976. 310 с.
- Зеленский И.Е. О лобовом сопротивлении тел, погруженных в газовый поток сверхзвуковой скорости // Уч. Зап. Харьковского ун-та. 1949. Т. 29. С. 1–183.
- 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.
- Rinlgleb F. Exakte Losungen der Differentialgleichungen einer adiabatischen Gasstromung // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. Ingenieurwissenschaftaftliche Forschungsarbeiten. 1940. № 4. V. 20. P. 185–198.
- Франкль Ф.И. К образованию скачков уплотнения в дозвуковых течениях с местными сверхзвуковыми скоростями // ПММ. 1947. № 11. С. 199–202.
- Busemann A. The non-existence of transonic potential flow // Proc. of Symp. in Applied Mathematics. 1953. № 4. P. 29–40.
- Guderley G. On the presence of shocks in mixed subsonic-supersonic flow patterns // Advanced in Appl. Mech. 1953. № 3. P. 145–184.
- 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.
- Morawetz C.S. On the non-existence of continuous transonic flows past profiles, // Commun. on Pure&Appl. Math. 1956. № 9. P. 45–68.
- Берс Л. Математические вопросы дозвуковой и околозвуковой газовой динамики. М.: Иностр. лит-ра, 1961. 208 с.
- Sears W.R. Transonic potential flow of a compressible fluid // Appl. Phys. 1951. V. 21. P. 771–778.
- Голубев В.В. Лекции по теории крыла. М.;Л.: ГИТТЛ, 1949. 480 с.
- 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.
- Лифшиц Ю.Б. К теории трансзвуковых течений около профиля // Уч. Зап. ЦАГИ. 1973. Т. IV. № 5. С. 1–8.
- Ляпунов С.В. Ускоренный метод решения уравнений Эйлера в задаче о трансзвуковом обтекании профиля // Матем. Моделир. 1991. № 4. С. 83–92.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 744 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. 904 с.
- 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.
- 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.
- Petruzzelli N., Keane A.J. Wave drag estimation for use with panel codes // J. Aircraft. 2001. № 4. V. 38. P. 778–780.
- Cole J.D., Malmuth N.D. Wave drag due to lift for transonic airplanes // Proc. Roy. Soc. A. 2005. V. 461. P. 541–560.
- 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.
- 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.
- Toubin H., Bailly D. Development and application of a new unsteady far–field drag decomposition method // AIAA. 2014. V. 2014–2991. P. 1–18.
- 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.
- 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
2.
Рис. 1. Схема обтекания профиля при наличии местной сверхзвуковой зоны
Скачать (75KB)
3.
Рис. 2. Коэффициент волнового сопротивления для профиля NACA–0012: угол атаки α = 0, уравнения Рейнольдса, модель турбулентности k–ω SST
Скачать (38KB)
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)
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)
6.
Рис. 5. Положение и форма сверхзвуковой зоны: M¥ = 0.73 – возникновение сверхзвуковой зоны, M¥ = 0.75 – возникновение скачка
Скачать (25KB)
7.
Рис. 6. Распределение чисел Маха по высоте сверхзвуковой зоны
Скачать (115KB)
8.
Рис. 7. Сравнение теоретических, расчетных и экспериментальных значений высоты скачка уплотнения
Скачать (91KB)
9.
Рис. 8. Сравнение значений волнового сопротивления (5.12) с экспериментальными данными [38]
Скачать (67KB)
