NON-EQUILIBRIUM SUPERSONIC FLOW AROUND A BLUNT

S. T. Surzhikov; Суржиков С. Т.

doi:10.31857/S0568528122600722

NON-EQUILIBRIUM SUPERSONIC FLOW AROUND A BLUNT

Authors: Surzhikov S.T.¹
Affiliations:
1. Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences
Issue: No 2 (2023)
Pages: 123-137
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/135090
DOI: https://doi.org/10.31857/S0568528122600722
EDN: https://elibrary.ru/EPLRMF
ID: 135090

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The computational model designed for studying the processes of non-equilibrium physicochemical gas dynamics in supersonic rarefied-air flow past a blunt plate of finite dimensions under the laboratory experiment conditions is formulated. The computational model is based on the two-dimensional Navier–Stokes equations, the energy conservation laws for the translational degrees of freedom of atoms and molecules and the vibrational degrees of freedom of diatomic molecules, and the chemical kinetics and diffusion equations for individual components of partially ionized gas flow. The basic gas dynamic and kinetic processes in flow past a blunt plate are analyzed at the Mach numbers M = 10 and 20. It is shown that regions of thermal nonequilibrium are formed.

Keywords

flow past a blunt plate, Navier–Stokes equations, non-equilibrium processes of vibrational relaxation, physicochemical kinetics of rarefied gas flows

About the authors

S. T. Surzhikov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: surg@ipmnet.ru
Moscow, Russia

References

Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. Clarendon Press. Oxford. 1994. 458 p.
Hayes W.D., Probstein R.F. Hypersonic Flow Theory. New York.: Acad.Press, 1959. 464 p.
Маслов А.А., Миронов С.Г., Поплавская Т.В., Ветлуцкий В.Н. О влиянии угла атаки на гиперзвуковое обтекание пластины // ТВТ. 1998. Т. 36. № 5. С. 754–760.
Черный Г.Г. Течение газа с большой сверхзвуковой скоростью. М.: Физматлит, 1959. 220 с.
Лунев В.В. Течение реальных газов с большими скоростями. М.: Физматлит. 2007. 760 с.
Cheng H.K., Hall J.G., Golian T.C., Hertzberg A. Boundary-Layer Displacement and Leading-Edge Bluntness Effects in High-Temperature Hypersonic Flow // JARS. 1961. V. 28. № 5. P. 353–381. https://doi.org/10.2514/8.9002
Yakura J.K. Theory of Entropy Layers and Nose Bluntness in Hypersonic Flow // P. 421–470. https://doi.org/10.2514/5.9781600864810.0421.0470 in book Hypersonic Flow Research / Ed. by Riddel F.R. New York.: Academic Press, 1962. 758 p.
Маслов А.А., Поплавская Т.В., Миронов С.Г., Цирюльников И.С. Волновые процессы в ударном слое на пластине, расположенной под углом атаки // ПМТФ. 2010. Т. 51. № 4. С. 39–47.
Маслов А.А., Миронов С.Г., Кудрявцев А.Н., Поплавская Т.В., Цирюльников И.С. Управление возмущениями в гиперзвуковом ударном слое на пластине нестационарным воздействием с поверхности // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 3. С. 52–161.
Лысенко В.И. Влияние энтропийного слоя на устойчивость сверхзвукового ударного слоя и переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный // ПМТФ. 1990. № 6. С. 74–80.
Hall J.G., Eschenroeder A.Q., Marrone P V. Blunt–nose inviscid airflows with coupled nonequilibrium processes // J. Aerosp. Sci. 1962. V. 29. P. 1038–1051.
Mallinson S.G., Mudford N.R., Gai S.L. Leading-edge bluntness effects in hypervelocity flat plate flow // Phys. Fluids. 2020. 32. 046106. https://doi.org/10.1063/1.5138205
Rose P., Stark W. Stagnation Point Heat Transfer Measurements in Dissociated Air // JAS. 1958. № 2. P. 86–97.
Lees L. Laminar Heat Transfer over Blunt-Nosed Bodies at Hypersonic Flight Speeds // Jet Propulsion. 1956. № 4. P. 259–274.
Fay J.A. and Riddel F. Theory of Stagnation Point Heat Transfer in Dissociated Air // JAS. 1958. № 2.
Shang J.S., Surzhikov S.T. Nonequilibrium radiative hypersonic flow simulation // Progress in Aerospace Sciences. 2012. V. 53. P. 46–65.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука. Гл. редакция физ.-мат. лит. 1966. 687 с.
Clarke J.F., McChesney M. The Dynamics of Real Gases. London.: ButterWorths, 1964. 419 p.
Park C. Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics. N.Y.: Wiley-Intern. Publ.1990. 358 p.
Millikan R.C. and White D.R. Systematic of Vibrational Relaxation // J. Chemical Physics.1963. V. 39. № 12. P. 3209–3212.
Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.W. Transport Phenomena / 2nd Ed. N.Y.: Wiley. 2002912 p.
Hirschfelder J.O., Curtiss C.F., Bird R.B. The Molecular Theory of Gases and Liquids Revised Edition. Wiley-Interscience, 1964. 1280 p.
Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука. 1978. 495 с.
Суржиков С.Т. Компьютерная аэрофизика спускаемых космических аппаратов. Двухмерные модели. М.: Физматлит, 2018. 543 с.
Chase M.W., Davies C.A., Downey J.R. Jr., Frutrip D.J., McDonald R., Syverud A.N. JANAF Thermochemical Tables / Third ed. Parts 1 and 2 // J. Physical and Chemical Reference Data. 1985.V. 14. № 1 Supl. P. 1–1856.
Liou M.-S. A Sequel to AUSM: AUSM+ // J. Comput. Phys. 1996.V. 129. P. 364–382.
Seleznev R.K., Surzhikov S.T. A Generalized Newton Method for Differential Equation of Chemical Kinetics // AIAA 2013-3009. 2013. 17 p.