DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v18r103

Течения идеального и реального газа в каналах переменного сечения с нестационарным локализованным подводом энергии

Авторы

  • Н.А. Брыков
  • К.Н. Волков
  • В.Н. Емельянов
  • И.В. Тетерина

Ключевые слова:

вычислительная газовая динамика
метод конечных объемов
сопло
плазмотрон
подвод энергии
расход
скачок уплотнения

Аннотация

Проводится моделирование течений газа в технических устройствах, в которых протекают процессы, связанные с нестационарным локализованным подводом энергии. Для численного моделирования нестационарных сопловых течений с интенсивным энергоподводом используется метод конечных объемов и векторизованный подход к расчету потоков. Для моделирования термодинамических процессов в высокотемпературных потоках воздуха применяется приближенная модель равновесной термодинамики воздуха. Приводятся результаты численного моделирования одномерных и двумерных сопловых течений с подвижной зоной энерогоподвода. На основе данных численного моделирования обсуждается качественная картина газодинамических и тепловых процессов в сопле при нестационарном подводе энергии. Устанавливается зависимость расходных характеристик сопла, а также смещение соплового скачка уплотнения при перерасширенном истечении газа из сопла от интенсивности и цикличности энергоподвода в дозвуковой части сопла.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2017-02-01

Выпуск

Том 18 (2017): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Н.А. Брыков

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• младший научный сотрудник

К.Н. Волков

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• младший научный сотрудник

В.Н. Емельянов

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• ведущий научный сотрудник

И.В. Тетерина

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• доцент

Библиографические ссылки

  1. V. P. Zamuraev and A. P. Kalinina, “Gasdynamic Effects of Periodic Energy Input into a Divergent Channel,” Zh. Tekh. Fiz. 80 (1), 41-44 (2010) [Tech. Phys. 55 (1), 40-43 (2010)].
  2. V. A. Zabaikin, “Control of Pseudo Shock by Non-Stationary Effect,” Fiz. Khim. Kinetika Gaz Dinam.
    http://chemphys.edu.ru/issues/2011-12/articles/353 . Cited January 17, 2017.
  3. A. F. Latypov, “Numerical Simulation of the Flow in a Variable-Section Channel with Pulsed-Periodic Energy Supply,” Zh. Prikl. Mekh. Tekh. Fiz. 50 (1), 3-11 (2009) [J. Appl. Mech. Tech. Phys. 50 (1), 1-8 (2009)].
  4. M. T. C. Fang, Q. Zhuang, and M. Y. Shen, “The Computation of Axisymmetric, Supersonic Nozzle Arc Using Adaptive Grids,” IEEE Trans. Plasma Sci. 22 (3), 228-234 (1994).
  5. J. D. Yan, M. T. C. Fang, and C. Jones, “Electrical and Aerodynamic Behavior of Arcs under Shock Conditions,” IEEE Trans. Plasma Sci. 25 (5), 840-845 (1997).
  6. S. T. Surzhikov, “Radiative-Gasdynamical Model of a Nozzle with Local Heating,” Mat. Model. 9 (9), 54-74 (1997).
  7. I. V. Yegorov and D. V. Ivanov, “Simulation of the Flow with Nonequilibrium Chemical Reactions in a Channel of Various Crossection,” Mat. Model. 9 (11), 85-100 (1997).
  8. A. A. Zheltovodov and E. A. Pimonov, “Numerical Simulation of an Energy Deposition Zone in Quiescent Air and in a Supersonic Flow under the Conditions of Interaction with a Normal Shock,” Zh. Tekh. Fiz. 83 (2), 21-35 (2013) [Tech. Fiz. 58 (2), 170-184 (2013)].
  9. K. N. Volkov, V. N. Emelyanov, and A. V. Pustovalov, “Supersonic Flows of an Inviscid Compressible Gas in Aerodynamic Windows of Gas Lasers,” Vychisl. Metody Programm. 15, 712-725 (2014).
  10. K. N. Volkov and V. N. Emelyanov, “Implementation of Vectorized Finite-Difference Algorithms for Solving Boundary Value Problems of Fluid and Gas Mechanics with MATLAB Package,” Vychisl. Metody Programm. 5, 13-19 (2004).
  11. V. A. Levin, V. G. Gromov, and N. E. Afonina, “Numerical Analysis of the Effect of Local Energy Supply on the Aerodynamic Drag and Heat Transfer of a Spherically Blunted Body in a Supersonic Air Flow,” Zh. Prikl. Mekh. Tekh. Fiz. 41 (5), 171-179 (2000) [J. Appl. Mech. Tech. Phys. 41 (5), 915-922 (2000)].
  12. A. N. Kraiko, “Analytic Representation of the Thermodynamic Functions of Air,” Inzh. Zh. 4 (3), 548-550 (1964).
  13. P. Glaister, “An Approximate Linearised Riemann Solvers for the Euler Equations for Real Gases,” J. Comput. Phys. 74 (2), 382-408 (1988).
  14. A. Yu. Semenov, “A Modified Courant-Isaacson-Rees Method for Gas Dynamics with an Arbitrary Equation of State,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 37 (11), 1376-1383 (1997) [Comput. Math. Math. Phys. 37 (11), 1334-1340 (1997)].
  15. P. Colella and H. M. Glaz, “Efficient Solution Algorithms for the Riemann Problem for Real Gases,” J. Comput. Phys. 59 (2), 264-289 (1985).
  16. M. Vinokur and Y. Liu, “Equilibrium Gas Flow Computations II: An Analysis of Numerical Formulations of Conservation Laws,” AIAA Paper No. 88-0127 (1988).
  17. B. Grossman and R. W. Walters, “Analysis of Flux-Split Algorithms for Euler’s Equations with Real Gases,” AIAA J. 27 (5), 524-531 (1989).
  18. M.-S. Liou, B. van Leer, and J.-S. Shuen, “Splitting of Inviscid Fluxes for Real Gases,” J. Comput. Phys. 87 (1), 1-24 (1990).
  19. H. Yan, R. Adelgren, M. Boguszko, et al., “Laser Energy Deposition in Quiescent Air,” AIAA J. 41 (10), 1988-1995 (2003).
  20. A. N. Kucherov, “Several Aspects of Gas Flow with Prescribed Distribution of Heat Sources,” Uchen. Zap. TsAGI 40 (4), 3-14 (2009) [TsAGI Sci. J. 40 (4), 401-417 (2009)].

Лицензия

Copyright (c) 2017 Вычислительные методы и программирование

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.