КОНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ОКОЛО КОНУСА

В данном разделе приведены метод и результаты расчетов конических течений. Объективные трудности решения трехмерных задач обусловливают повышенный интерес к вырожденным пространственным течениям, в частности к коническим.

Рассматривается движение газа около заостренных тел бесконечной длины, обтекаемых сверхзвуковым потоком под некоторым углом атаки. Конические течения принадлежат к течениям пространственного типа, и вместе с тем, уменьшение размерности задачи позволяет проводить достаточно эффективный численный анализ её.

Выделим четыре этапа исследования конических течений теоретическими методами:

1) аналитические исследования, начиная с рассмотренной в 1929 г. А.Буземаном задачи о сверхзвуковом обтекании конуса без угла атаки. Результаты теоретического анализа изложены в [19];

2) в связи с появлением ЭВМ в начале 60-х годов были созданы численные методы, которые позволили получить решение задачи об обтекании кругового конуса под углом атаки [20], треугольного крыла с острыми сверхзвуковыми кромками [21, 22];

3) в 70-е годы расширение области применения численных методов – расчет течения: на наветренной стороне конуса при больших углах атаки [23], около V -образных крыльев [24], конуса под большим углом атаки [25], эллиптического конуса [26], треугольного крыла с дозвуковой острой кромкой [27];

4) в 70-х годах в связи с практической потребностью изучения вязко-невязкого взаимодействия появляется модель вязкого конического течения [28]. Данная работа положила начало исследованиям вязких конических течений. Модель вязкого конического течения позволила получить течения с отрывом потока и образованием вихрей, что сделало её с начала 80-х годов одной из самых привлекательных для исследования сложных трехмерных течений газа.

Представляет интерес развитие методов расчета течения около конических тел по двум направлениям:

1) развитие численных методов на основе уравнений Эйлера, которые позволят получить решение около тел сложной геометрии. Данная задача может быть решена на основе развития методов построения расчетной сетки и создания программ, способных достаточно быстро рассчитать течения на сетках с большим количеством узлов;

2) исследование конических течений на основе модели вязкого конического течения, что позволяет описать сложные течения на подветренной стороне и представляет большой практический и научный интерес.

Расчет конического течения является важной задачей с методологической точки зрения. Можно изучить свойства расчетного метода. В частности, оценить возможность расчета без выделения ударных волн. Сложная структура течения около тела требует специальных свойств от метода расчета. Мы выделим здесь течение около тел под большими углами атаки. Течение на подветренной стороне тела при больших углах атаки имеет отрывной характер. Представляет интерес структура течения, и важно понять, что может дать решение, полученное в рамках уравнений Эйлера. Невязкое решение используется для построения начальных данных при расчете маршевым методом пространственного невязкого сверхзвукового течения около ракеты.