Влияние особенностей взаимодействия газа с поверхностью на аэродинамические характеристики космического аппарата

Ракетная и космическая техника


Авторы

Воронич И. В.1*, Мьинт З. М.2**

1. Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» Российской академии наук, Вавилова ул., 40, Москва, 119333, Россия
2. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), МФТИ, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: i.voronich@yandex.ru
**e-mail: zayyarmyomyint@gmail.com

Аннотация

Представлены результаты расчета аэродинамических характеристик (АДХ) типичного воздушно-космического аппарата (ВКА), полученные методом Монте-Карло на основе двух различных моделей взаимодействия молекул газа с поверхностью — Максвелла (Maxwell) и Черчиньяни, Лампис и Лорда (Cercignani, Lampis and Lord, CLL). С применением этих моделей исследована чувствительность коэффициентов сил и моментов аппарата в гиперзвуковом свободномолекулярном потоке к изменению аккомодационных и температурных свойств поверхности с учетом возможности многократных молекулярных отражений. Определены поправки к АДХ, даваемые моделью CLL. Методика и результаты могут быть использованы при проектировании ВКА.

Ключевые слова

высотная аэродинамика, взаимодействие молекул с поверхностью, метод Монте-Карло, аэродинамические характеристики

Библиографический список

  1. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. Кинетическая теория. — М.: Наука, 1967.

  2. Cercignani C. The Kramers Problem for a not Complete Diffusing Wall // J. Math. Phys. Appl. 1965. V. 1, N. 3, P. 568-586.

  3. Cercignani C., Lampis M. Kinetic Models for Gas-Surface Interactions // Transport Theory and Statistical Physics. 1971. V. 1, N. 2, P. 101-114.

  4. Nocilla S. The Surface Re-emission Law in Free Molecular Flow // Proc. of 3rd Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. 1963. V. 1, P. 327-346.

  5. Freedlander O.G., Nikiforov A.P. Modelling Aerodynamic Atmospheric Effects on the Space Vehicle Surface Based on Test Data // ESA WPP-066. 1993.

  6. Баранцев Р.Г. Взаимодействие разреженных газов с обтекаемыми поверхностями. — М.: Наука, 1975.

  7. Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. — Oxford: Clarendon Press, 1994.

  8. Cerciganani C., Lampis M. A New Model for the Differential Cross Section of a Polyatomic Gas // Proc. of 20th Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. 1997. P. 731-736.

  9. Lord R.G. Application of the Cercignani-Lampis Scattering Kernel to Direct Simulation Monte Carlo Calculations // Proc. of 17th Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. 1991. P. 1427-1433.

  10. Lord R.G. Some Further Extensions of the Cercignani-Lampis Gas-Surface Interaction Model // Phys. Fluids 1995. V. 7, N. 5, P. 1159-1161.

  11. Ketsdever A.D., Muntz. E.P. Gas-Surface Interaction Model Influence on Predicted Performance of Microelectromechanical System Resistojet // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2001. V. 15, N. 3, P. 302-307.

  12. Utah S. and Arai H. Monte Carlo Simulation of Reentry Flows Based Upon a Three-Temperature Model // Proc. of 23rd Int. Symp. on Space Technology and Science. 2002. V. 1, P. 1209-1214.

  13. Santos W.F.N. Gas-Surface Interaction Effect on Round Leading Edge Aerothermodynamics // Brazilian Journal of Physics. 2007. V. 37, N. 2A.

  14. Padilla J.F. Assessment of Gas-Surface Interaction Models for Computation of Rarefied Hypersonic Flows // Ph.D. Dissertation. — University of Michigan, 2008.

  15. Wadsworth D.C., Van Glider D.B., Dogra V.K. Gas-Surface Interaction Model Evaluation for DSMC Applications // Proc. of 23rd Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. 2003. P. 965-972.

  16. Kussoy M.I., Stewart D.A., and Horstman C.C. Hypersonic Rarefied Flow over Sharp Slender Cones // NASA Technical Note. 1972. D-6689.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024