ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ В УСЛОВИЯХ ГИСТЕРЕЗИСА ПРИ СВЕРХЗВУКОВОМ ОБТЕКАНИИ УПРУГОЙ ПЛАСТИНЫ И ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ТЕЛА С КОЛЬЦЕВОЙ КАВЕРНОЙ

Автор: Анастасия Сергеевна Шишаева

Соавторы: В.В.Веденеев, М.М.Симоненко, А.А.Синявин, Г.Б.Сушко, А.А.Аксенов

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва/ ООО "Тесис", Москва

Сверхзвуковое обтекание элементов конструкции потоком газа может иметь сложную и неоднозначную структуру из-за наличия отрывных областей и скачков уплотнения. В ряде случаев возможен гистерезис, проявляющийся в зависимости итоговой картины течения от предыстории его развития. В области гистерезиса при одних и тех же физических параметрах и граничных условиях могут реализовываться различные устойчивые картины обтекания.

Важной особенностью течений с гистерезисом является то, что при внесении в области гистерезиса разового возмущения нужной мощности структура течения изменяется и не возвращается к предшествующей структуре после исчезновения возмущения.

Работа посвящена исследованию управления потоком в условиях гистерезиса. Исследования проводятся с использованием численного моделирования в программных комплексах Abaqus и FlowVision на двух задачах: колебании упругой пластины в сверхзвуковом потоке и сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с кольцевой каверной.

Колебания упругой пластины можно условно разделить на три основных вида: простой одномодовый флаттер с одной независимой частотой, резонансный флаттер с двумя кратными частотами и непериодический флаттер с двумя или более некратными частотами. Гистерезис реализуется в области резонансного и непериодического флаттеров, содержащих более одной независимой частоты [1]. Внесение кратковременного возмущения в области гистерезиса приводит к развитию колебаний другого вида.

Течение в кольцевой каверне осесимметричного тела при сверхзвуковом обтекании может быть двух видов: с открытым и замкнутым режимами [2]. На определенном интервале соотношений между длиной и глубиной каверны в зависимости от предыстории  реализуются либо замкнутый, либо открытый режим. При наличии каверны сопротивление обтекаемого тела с замкнутым режимом течения в каверне может существенно превышать сопротивление аналогичного тела с открытым режимом течения. Внесение кратковременного возмущения в уже сформировавшееся течение позволяет изменить режим течения в каверне и тем самым увеличить или уменьшить сопротивление тела.

Исследования проводились в рамках проекта РФФИ 18-01-00404 и госбюджетных тем АААА-А16-116021110201-2 и АААА-А16-116021110196-1 НИИ механики МГУ (http://www.imec.msu.ru).

1. Shishaeva A. S., Vedeneev V. V., Aksenov A. A., Sushko G. В.. Transonic panel flutter in accelerating or decelerating flow conditions// AIAA Journal, 2018, V. 56(3), P. 1-14. 

2.  Шишаева А. С., Симоненко М. М., Гувернюк С. В., Аксенов А. А.. Численное моделирование аэродинамического гистерезиса при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с каверной в программном комплексе flowvision. // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2017, Т. 18(1).