Моделирование нагрева чувствительного элемента датчика теплового потока в высокоскоростном течении при переменных входных условиях
И.Р. Васнёв, М.А. Гольдфельд, Н.Н. Федорова
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
vasnev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, Ansys Fluent, сверхзвуковое течение, аэродинамический нагрев, сопряженный теплообмен, тепловой поток
Страницы: 1023-1039
Аннотация
В статье приводятся результаты численных расчетов высокоскоростных турбулентных течений воздуха в плоском канале переменного сечения с резким расширением с учетом сопряженного теплообмена с медными пластинами, моделирующими чувствительные элементы датчиков тепловых потоков. Расчеты выполнены для условий высокоэнтальпийной аэродинамической установки импульсного типа, особенностями которой являются короткая длительность рабочего режима и нестационарные «падающие» условия на входе в модельный канал. При различных числах Маха на входе в модельный канал проанализирована волновая структура сверхзвукового течения, которая оказывает влияние на тепловые потоки на стенках. Выполнена валидация расчетного алгоритма на экспериментальных данных о прогреве чувствительных элементов датчиков тепловых потоков для нестационарных входных условий на входе в канал. Численно исследовано влияние числа Маха, статических параметров и параметров торможения на скорость прогрева чувствительных элементов, расположенных в различных частях канала. Проведено сравнение тепловых потоков, полученных в расчетах при постоянных и «падающих» условиях на входе в канал. Показано, что для повышения точности моделирования тепловых потоков необходимо учитывать интенсивность пульсаций параметров потока и их изменение по длине канала.
|
