Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Турбулентно-ламинарный переход на поверхности ракет в условиях выведения

# 09, сентябрь 2014
DOI: 10.7463/0914.0726268
Файл статьи: SE-BMSTU...o105.Pdf (1699.44Кб)
авторы: Юрченко И. И., Каракотин И. Н., Кудинов А. С.

УДК 629.76.015.3:533.6.011.6.

Россия, ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»

Многообразие критериев ламинарно-турбулентного перехода в условиях, близких к полету ракет, указывает на существенное влияние шероховатости в области носового скругления, которая содержится в том или ином виде в формулах чисел Рейнольдса перехода различных исследователей затупленных моделей. Часть исследователей в полете спускаемых капсул выявило в качестве критерия перехода корреляционные функции между числом Рейнольдса по толщине потери импульса и числом Маха.
В работе представлены результаты проведения летного эксперимента по определению режима течения в пограничном слое на головном обтекателе и на поверхности отсеков ракет-носителей. Измерения проводились комплектами датчиков: калориметры, датчики температуры поверхности  и  датчики давления. Переход из турбулентного режима течения к ламинарному режиму определялся по резкому излому в показаниях калориметров, либо датчиков давления в отрывных течениях.
Выявлен универсальный критерий турбулентно-ламинарного перехода для затупленных головных обтекателей- число Рейнольдса Reek, построенное по высоте поверхностной шероховатости и параметрам в звуковой точке на сферическом носке головного обтекателя, обеспечивающий наилучшую корреляцию всех данных летного эксперимента по турбулентно-ламинарному переходу режима течения в пограничном слое. Существование турбулентного пограничного слоя на головном обтекателе при выведении ограничивается значением  Reek=20±14 и полная ламиниризация пограничного слоя происходит при Reek=6±5.
Получено, что в условиях сильных фоновых возмущений потока при работе маршевых двигателей и совместного влияния шероховатости поверхности происходит уменьшение критического значения числа Рейнольдса перехода на порядок по сравнению с данными в аэродинамических трубах и в свободном полете.
Определено, что с уменьшением влияния шероховатости, утопающей в толстом пограничном слое, развитие возмущений потока на больших расстояниях от носка головного обтекателя вдоль поверхности отсеков ракеты подчиняется механизму турбулизации, близкому к  развитию турбулентности на гладких поверхностях с критерием перехода - числом Рейнольдса Reθ, построенным по толщине потери импульса. При Reθ = 900±100 режим течения на отсеках турбулентный, при Reθ = 200±50 - ламинарный.

Список литературы
  1. Yurchenko I., Karakotin I., Kudinov A. Experimental-Analitical Procedure of Thermal Fluxes Definition on the Launch Vechicles Head Fairing // Abstract of the 7th European Aerothermodynamics Symposium on Space Vehicles, 9-12 May 2011, Brugge, Belgium. 2011.
  2. Юрченко И.И., Каракотин И.Н., Кудинов А.С. Влияние свойств теплозащитных покрытий на тепловые потоки к поверхностям сверхзвуковых ЛА и методы оптимизации теплозащиты // Электронный журнал «Труды МАИ». 2011. № 43. Режим доступа: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=24786 (дата обращения 01.08.2014).
  3. Arnal D., Délery J. Laminar-Turbulent Transition and Shock Wave. Boundary Layer Interaction: Paper presented at the RTO AVT Lecture Series on “Critical Technologies for Hypersonic Vehicle Development”, held at the von Kármán Institute. Rhode-St-Genèse, Belgium, 10-14 May 2004: Published in RTO-EN-AVT-116. 46 p.
  4. Lin T.C. Influence of Laminar Boundary-Layer Transition on Entry Vehicle Designs // Journal of Spacecraft and Rockets. 2008. Vol. 45, no. 2. P. 165-175. DOI:10.2514/1.30047
  5. Schneider S. Flight Data for Boundary-Layer Transition at Hypersonic and Supersonic Speeds // Journal of Spacecraft and Rockets. 1999. Vol. 36, no.1. P. 8-20. DOI: 10.2514/2.3428
  6. Schneider S. Laminar-Turbulent Transition on Reentry Capsules and Planetary Probes // Journal of Spacecraft and Rockets. 2006. Vol. 43, no. 6. P. 1153-1173. DOI: 10.2514/1.22594
  7. Reda D.C., Wilder M.C., Bogdanoff D.W., Prabhu D.K. Transition Experiments on Blunt Bodies with Distributed Roughness in Hypersonic Free Flight // Journal of Space and Rockets. 2008. Vol. 45, no. 2. P. 210-215. DOI: 10.2514/1.30288
  8. Kuntz D.W., Potter D.L. Boundary-Layer Transition and Hypersonic Flight Testing // Journal of Spacecraft and Rockets. 2008. Vol . 45, no . 2. P . 184-192. DOI: 10.2514/1.29708
  9. Жигулев В.Н., Тумин А.М. Возникновение турбулентности. Новосибирск: Наука , 1987. 128 с.
  10. Реда Д.К. Корреляция данных по переходу пограничного слоя на поверхности наконечника при испытаниях на баллистической трассе // Ракетная техника и космонавтика. 1981. Т . 19, № 4. C. 67-81. [Reda D.C. Correlation of Nosetip Boundary-Layer Transition Data Measured in Ballistics-Range Experiments // AIAA Journal. 1981. Vol. 19, no. 3. P. 329-339. DOI: 10.2514/3.50952 ].
  11. Диметриадес А. Влияние шероховатости на переход пограничного слоя в горле сопла // Ракетная техника и космонавтика. 1981. Т . 19, № 4. C. 33-42. [Demetriades A. Roughness effects on boundary-layer transition in a nozzle throat // AIAA Journal. 1981. Vol. 19, no. 3. P. 282-289. DOI: 10.2514/3.7772 ].
  12. Laderman A.J. Effect of Surface Roughness on Blunt Body Boundary-Layer Transition // Journal of Spacecraft and Rockets. 1977. Vol. 14, no. 4. P. 253-255. DOI: 10.2514/3.27968
  13. Anderson A.D. Passive Nosetip Technology (PANT) Program, Interim Report. Volume X. Appendix A: Boundary Layer Transition on Nosetips with Rough Surfaces. SAMSO-TR-74-86, Jan. 1975.
  14. Dirling R.B. Asymmetric Nose-Tip Shape Change during Atmospheric Entry // AIAA PAPER. 1977. No.77-779. Р . 205-217. DOI: 10.2514/5.9781600865336.0311.0327
  15. Blumer C.D., Va E.E.R. Boundary-layer transition at supersonic speeds - roughness effects with heat transfer //AIAA Journal. 1968. Vol . 6, no . 4. P . 603-607. DOI : 10.2514/3.4551 [Русск. перевод: Ракетная техника и космонавтика // 1968. Т . 6, № 4. С . 33-39.].
  16. Finson M.L. An Analyses of Nosetip Boundary Layer Transition Data. AFOSR-TR-76-1106, Aug. 1976.
  17. Землянский Б.А., Лунев В.В., Власов В.И. и др. Конвективный теплообмен изделий РКТ. Руководство для конструкторов. г. Королев, МО: ЦНИИмаш, 2010. 397 с.

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)