Архив выпусков

Исследуется гиперзвуковое обтекание затупленных тел разреженным газом в переходном (от континуального к свободномолекулярному) режиме течения. Выводятся асимптотически корректные граничные условия на поверхности тела для моделей полного и тонкого вязкого ударного слоя. Исследуется влияние учета скорости скольжения и скачка температуры в граничных условиях на поверхности на расширение границ применимости континуальных моделей до больших чисел Кнудсена набегающего потока. Асимптотическим методом получены аналитические зависимости коэффициентов теплопередачи, трения и давления от параметров набегающего потока и геометрии обтекаемого тела при малых числах Рейнольдса; величины этих коэффициентов стремятся к их значениям в свободномолекулярном потоке (при единичном коэффициенте аккомодации) при стремлении числа Рейнольдса к нулю. Численные решения уравнений тонкого и полного вязкого ударного слоя, как с граничными условиями прилипания, так и с граничными условиями с учетом эффектов скольжения на поверхности, получены неявным конечно-разностным маршевым методом высокой точности аппроксимации. Асимптотические и численные решения сравниваются с результатами расчетов методом прямого статистического моделирования Монте-Карло при обтекании тел разной формы и при условиях в набегающем потоке, соответствующих высотам 75-150 км траектории спуска космического аппарата Space Shuttle, а также с известными решениями для режима свободномолекулярного обтекания. Оцениваются области применимости моделей тонкого и полного вязкого ударного слоя для расчета давления, трения и теплопередачи на затупленных телах, обтекаемых гиперзвуковым потоком газа, в зависимости от числа Кнудсена набегающего потока.