ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕЖДУ ВОЗВРАЩАЕМЫМ АППАРАТОМ И ДВИГАТЕЛЬНЫМ ОТСЕКОМ ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ ПРИ ИХ РАЗДЕЛЕНИИ В СЛУЧАЕ АВАРИИ

Гарбарук А. В.; Даньков Б. Н.; Дядькин А. А.; Косенко А. П.; Михайлов М. В.; Рыбак С. П.; Стрелец М. Х.; Шур М. Л.

doi:10.31857/S102470842360046X

ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕЖДУ ВОЗВРАЩАЕМЫМ АППАРАТОМ И ДВИГАТЕЛЬНЫМ ОТСЕКОМ ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ ПРИ ИХ РАЗДЕЛЕНИИ В СЛУЧАЕ АВАРИИ

Authors: Гарбарук А.¹, Даньков Б.², Дядькин А.³, Косенко А.², Михайлов М.³, Рыбак С.³, Стрелец М.¹, Шур М.¹
Affiliations:
1. Санкт-Петербургский политехнический университет (ФГАОУ ВО “СПбПУ”)
2. Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш)
3. Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королева
Issue: No 6 (2023)
Pages: 168-182
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/231750
DOI: https://doi.org/10.31857/S102470842360046X
EDN: https://elibrary.ru/QXWMCZ
ID: 231750

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Представлены результаты анализа исследований течения в зазоре между возвращаемым аппаратом пилотируемого космического корабля и расположенным за ним двигательным отсеком при их разделении в случае аварии ракеты на активном участке траектории. Особое внимание уделено автоколебательным процессам различной природы, возникающим при определенных расстояниях разделения на трансзвуковых режимах полета. Предложен подход к оценке режимов существования и частот автоколебаний на основе геометрии задачи и условий обтекания.

Keywords

автоколебательные процессы, волновые возмущения, стоячая звуковая волна, слой смешения, крупномасштабные вихревые структуры, численное моделирование, двухэтапный RANS-LES подход, методы экспериментальных исследований

References

Arkhireeva E.Yu., Dankov B.N., Dyadkin A.A., Kosenko A.P. and Rybak S.P. Experimental studies of fluctuating pressure during separation of two tandemno’s objects in flight // AIP Conference Proceedings. 2018. 2027, 030083. https://doi.org/10.1063/1.5065177
Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л., Дядькин А.А., Михайлов М.В., Рыбак С.П., Даньков Б.Н., Косенко А.П. Двухэтапная RANS-DDES модель и результаты расчета нестационарных воздействий на возвращаемый аппарат и двигательный отсек космического корабля при их аварийном разделении // Математическое моделирование. 2021. V. 33: 7. P. 121–138.
Rossiter J.E. Wind Tunnel Experiments on the Flow Over Rectangular Cavities at Subsonic and Transonic Speeds // Royal Aircraft Establishment Technical Rept. 64037, 1964 and R& M 3438, Oct. 1964.
Heller H.H., Holmes D.G. and Covert E.E. Flow Induced Pressure Oscillations in Shallow Cavities // Journal of Sound and Vibration.1971. V. 18. № 4. P. 545–553.
Heller H.H. and Bliss D.B. The Physical Mechanism of Flow Induced Pressure Fluctuations in Cavities and Concepts for their Suppression // AIAA Paper. 1975. 75–491.
Block P.J.W. Noise response of cavity of varying dimensions at subsonic speeds // NASA TN. 1976. N D- 8351. P. 1–67.
Tam C.K.W. and Block P.T.W. On the Tones and Pressure Oscillations Induced by Flow over Rectangular Cavities // Journal of Fluid Mechanics.1978. V. 89. Part 2. P. 373–399.
Hankey W.L. and Shang J.S. Analyses of Pressure Oscillations in an Open Cavity // AIAA Journal.1980. V. 18. № 8. P. 892–898.
Антонов А.Н., Вишняков А.Н., Шалаев С.П. Экспериментальное исследование пульсаций давления в выемке, обтекаемой дозвуковым или сверхзвуковым потоком газа // Прикладная механика и техническая физика.1981. № 2. С. 89–97.
Абдрашитов Р.Г., Архиреева Е.Ю., Даньков Б.Н., Меньшов И.С., Северин А.В., Семенов И.В., Требунских Т.В., Чучкалов И.Б. Механизмы нестационарных процессов в протяженной каверне // Ученые записки ЦАГИ. 2012. Т. XLIII. № 4. С. 39–56.
Даньков Б.Н., Дубень А.П., Козубская Т.К. Численное моделирование возникновения автоколебательного процесса возле трехмерного обратного уступа при трансзвуковом режиме обтекания // Изв. РАН. МЖГ. 2016. № 4. С. 108–119.
Рокуэлл Д. Колебания сдвиговых слоев, взаимодействующих с препятствиями // Аэрокосмическая техника. 984. Т. 2. № 2.
Morkovin M.V. and Paranjape S.V. On Acoustic Excitation of Shear Layers // Zeitschrift für Flugwissenschaften, 1971. V. 19. Heft 8/9. P. 328–335.
Tam C.K.W. Excitation of Instability Waves in a Two-Dimensional Shear Layer by Sound // Journal of Fluid Mechanics. 1978. V. 89. Part 2. P. 357–371.
Tam C.K.W. The Effects of Upstream Tones on the Large-Scale Instability Waves and Noise of Jets in Mechanics of Sound Generation in Flows IUTAM, ICA, AIAA-Symposium / Ed by E. Mueller. New York.: Springer-Verlag, 1979. P. 41–47.
Ahuja K., Mendoza J. Effects of cavity dimensions, boundary layer, and temperature on cavity noise with emphasis on benchmark data to validate computational aeroacoustik codes // NASA CR, N 4653. 1995. P. 1–284.
Blake W.K. Mechanics of flow-induced sound and vibration. V. 1: General concepts and elementary sources. Ch. 3. Academic Press, Inc. P. 130–149.
Sarno R.L., Franke M.E. Suppression of Flow-Induced Pressure Oscillations in Cavities // Journal of Aircraft. 1994. V. 31. № 1. P. 90–96.
Rubio G., De Roeck W., Baelmans M., Desmet W. Numerical study of noise generation mechanisms in rectangular cavities”, Europ. Colloqium 467: Turbulent Flow and Noise Generation, Marseille, France, 2005. P. 1–4.
Keller J.J. and Escudier M.P. Periodic Flow Aspects of Throttles, Cavities, and Diffusers, Brown Boveri Research Center Rept. KCR-79-144B, Nov. 1979.
Larcheveque L., Sagaut P., Le T-H., Comte P. Large-eddy simulation of a compressible flow in a three-dimensional open cavity at high Reynolds number// Fluid Mech. 2004. V. 516. P. 265–301.
Даньков Б.Н., Дубень А.П., Жданова Н.С., Козубская Т.К. Численное моделирование турбулентного течения возле каверны для фундаментальных и прикладных исследований// Тез. докл. на шестой всероссийской конф. “Вычислительный эксперимент в аэроакустике”, Светлогорск, Калининградской области, 19–24 сентября 2016 г., С. 124–127.
Даньков Б.Н., Дубень А.П., Козубская Т.К. Исследование автоколебательных процессов в открытой каверне с привлечением данных вычислительных экспериментов // Изв. РАН. МЖГ (в печати).
Архиреева Е.Ю., Даньков Б.Н., Дубень А.П., Козубская Т.К., Коляда Е.О., Косенко А.П., Кудряшов И.Ю., Липницкий Ю.М., Луцкий А.Е., Меньшов И.С., Панасенко А.В., Северин А.В. Автоколебательные процессы при обтекании тел с изломами образующей. Монография. ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016, С. 100.
Plentovich E.B., Tracy M.B., Stallings R.L. “Experimental cavity pressure measurements at subsonic and transonic speeds” NASA Technical Paper 3358, 1993.
Скучик Е. Основы акустики. Т.1 М.: Мир, 1976. С. 520.
Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA Journal.1994. V. 32. № 8. P. 1598–1605.
Stabnikov A.S., Garbaruk A.V. Testing of modified curvature-rotation correction for k-ω SST model // Journal of Physics: Conf. Ser. 2016. V. 769. 012087.
Spalart P.R., Deck S., Shur M.L., Squires K.D., Strelets M.Kh., Travin A.K. A New Version of Detached-Eddy Simulation, Resistant to Ambiguous Grid Densities // Theoretical and Computational Fluid Dynamics. 2006. V. 2. № 3. P. 181–195.
Shur M.L., Spalart P.R., Strelets M.Kh., Travin A.K. An enhanced version of DES with rapid transition from RANS to LES in separated flows // Flow, Turbulence and Combustion. 2015. V. 95. P. 709–737.
Shur M., Strelets M., Travin. A. High-Order Implicit Multi-Block Navier–Stokes Code: Ten-Year Experience of Application to RANS/DES/LES/DNS of Turbulence. In: 7th Symp. on overset composite grids and solution technology, Huntington Beach, CA, 2004. https://cfd.spbstu.ru//agarbaruk/doc/NTS_code.pdf.
Roe P.L. Approximate Riemann solvers, parameter vectors and difference schemes // Journal of Computational Physics. 1981. V. 43. P. 357–372.
Travin A., Shur M., Strelets M., Spalart P.R. Physical and numerical upgrades in the detached-eddy simulation of complex turbulent flows // Advances in LES of complex flows /Ed. by R. Friedrich and W. Rodi. Fluid Mechanics and its Applications series. 2002. V. 65. P. 239–254.