Об одном парадоксальном свойстве решения задачи стационарного обтекания тела дозвуковым стратифицированным потоком идеального газа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается задача обтекания гладкого выпуклого тела, движущегося горизонтально с постоянной дозвуковой скоростью в покоящейся стратифицированной атмосфере, состоящей из идеального газа. По условию задачи (вертикальный) градиент функции Бернулли (с учетом потенциальной энергии однородного поля тяжести) в покоящейся атмосфере на всех высотах отличен от нуля (как это имеет место в стандартной атмосфере Земли на высотах до 51 км), а высота полета не превышает величину, равную квадрату скорости полета тела, деленного на удвоенное ускорение свободного падения. Поверхность земли считается плоской. Используется система координат, связанная с телом. Рассматривается общий пространственный случай (несимметричное тело или симметричное тело под углом атаки). Используется общепринятое предположение о том, что в некоторой окрестности передней линии торможения (линии тока, которая заканчивается на теле в передней точке торможения) нет второй точки торможения, параметры течения в этой окрестности дважды непрерывно дифференцируемы, а точка торможения является точкой растекания (т.е. в некоторой ее окрестности все линии тока на поверхности тела начинаются в этой точке). На основе строгого анализа уравнений Эйлера показывается, что существование стационарного решения задачи противоречит этому общепринятому (но строго не доказанному) представлению о линии торможения. Это свойство решения задачи названо парадоксальным и вызывает сомнение в существовании решения.

Об авторах

Григорий Борисович Сизых

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: o1o2o3@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5821-8596
SPIN-код: 5348-6492
Scopus Author ID: 6508163390
ResearcherId: ABI-3162-2020
http://www.mathnet.ru/person112378

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент; каф. высшей математики

Россия, 141700, Долгопрудный, Институтский пер., 9

Список литературы

  1. Сизых Г. Б. Винтовые вихревые линии в осесимметричных течениях вязкой несжимаемой жидкости // ПММ, 2019. Т. 83, №3. С. 370–376. EDN: MNOFDE. DOI: https://doi.org/10.1134/S0032823519030135.
  2. Миронюк И. Ю., Усов Л. А. Инвариант линии торможения при стационарном обтекании тела завихренным потоком идеальной несжимаемой жидкости // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2020. Т. 24, №4. С. 780–789. EDN: HMRRXC. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1815.
  3. Марков В. В., Сизых Г. Б. Критерий существования решения уравнений движения идеального газа для заданной винтовой скорости // Известия вузов. ПНД, 2020. Т. 28, №6. С. 643–652. EDN: BEONTY. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-6-643-652.
  4. Van Dyke M. An Album of Fluid Motion. Stanford, California: Parabolic Press, 1982. 176 pp.
  5. Матяш Е. С., Савельев А. А., Трошин А. И., Устинов М. В. Учет влияния сжимаемости газа в $\gamma$-модели ламинарно-турбулентного перехода // Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 2019. Т. 59, №10. С. 1779–1791. EDN: FBNKJA. DOI: https://doi.org/10.1134/S0044466919100119.
  6. Королев Г. Л. Стационарное вязкое обтекание эллиптического цилиндра до чисел Рейнольдса 900 // Уч. зап. ЦАГИ, 2012. Т. 43, №5. С. 46–59. EDN: PDHYTV.
  7. Egorov I. V., Fedorov A. V., Palchekovskaya N., Obraz A. O. Effects of injection on heat transfer and the boundary-layer instability for a hypersonic blunt body configuration // Int. J. Heat Mass Transfer, 2020. vol. 149, 119197. EDN: RNXRVP. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119197.
  8. Чувахов П. В., Егоров И. В. Численное моделирование эволюции возмущений в сверхзвуковом пограничном слое над углом разряжения // Изв. РАН. МЖГ, 2021. №5. С. 49–60. EDN: TFRXIL. DOI: https://doi.org/10.31857/S0568528121050029.
  9. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
  10. Овсянников Л. В. Лекции по основам газовой динамики. М., Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 336 c. EDN: QJPLMV.
  11. Ладыженский М. Д. Пространственные гиперзвуковые течения газа. М.: Машиностроение, 1968. 120 с.
  12. Никольский А. А. Теоретические исследования по механике жидкости и газа / Тр. ЦАГИ. Т. 2122. М.: ЦАГИ, 1981. 286 с.
  13. Миронюк И. Ю., Усов Л. А. Точки торможения на вихревых линиях в течениях идеального газа // Труды МФТИ, 2020. Т. 12, №4. С. 171–176. EDN: GICTHX. DOI: https://doi.org/10.53815/20726759_2020_12_4_171.
  14. Сизых Г. Б. Интегральный инвариант течений идеального газа за отошедшим скачком уплотнения // ПММ, 2021. Т. 85, №6. С. 742–747. EDN: SRMQIO. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823521060102.
  15. Анкудинов А. Л. Кинетический ударный слой в плоскости растекания аппарата типа несущий корпус // ПММ, 2021. Т. 85, №5. С. 615–625. EDN: UZKDNE. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823521050027.
  16. Сизых Г. Б. Второе интегральное обобщение инварианта Крокко для 3D течений за отошедшим головным скачком // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2021. Т. 25, №3. С. 588–595. EDN: LRHSER. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1861.
  17. Batchelor G. K. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge: University Press, 1970. xviii+615 pp.
  18. Сизых Г. Б. О линии торможения за отошедшим скачком уплотнения в плоских течениях // Труды МФТИ, 2022. Т. 14, №4. С. 84–94.
  19. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 1. М.: Наука, 1973. 536 с.
  20. Mises R. Mathematical Theory of Compressible Fluid Flow / Applied Mathematics and Mechanics. vol. 3. New York, London: Academic Press, 1958. xiii+514 pp.
  21. Понтрягин Л. С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1982. 332 с.
  22. Сизых Г. Б. Решение задачи Дородницына // Труды МФТИ, 2022. Т. 14, №4. С. 95–107. EDN: TNNYSF.
  23. Prim R., Truesdell C. A derivation of Zorawski’s criterion for permanent vector-lines // Proc. Amer. Math. Soc., 1950. vol. 1, no. 1. pp. 32–34. DOI: https://doi.org/10.2307/2032429.
  24. Truesdell C. The Kinematics of Vorticity / Indiana University Publications Science Seres. vol. 14. Bloomington: Indiana University Press, 1954. xvii+232 pp.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Обтекание тела стратифицированным потоком

Скачать (75KB)

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).