Разработка совместного метода НС-ПСМ для моделирования действия струй космических двигателей
Ч. Ян1,2, Ч. Тан3, Г. Цай1, Б. Хэ1
1Школа астронавтики, Пекин, КНР
hbj@buaa.edu.cn
2Китайская академия космических технологий, Пекин, КНР
3Китайский институт космической техники, Пекин, КНР
Ключевые слова: совместный НС-ПСМ-метод, континуально-разреженное переходное течение, воздействие струи в вакууме, космические двигатели
Страницы: 859-872
Аннотация
Рассматривается сопряженный НС-ПСМ метод, совмещающий решение уравнений Навье-Стокса (НС) с методом прямого статистического моделирования (ПСМ) и позволяющий осуществлять адаптацию поверхности раздела и стыковку в обоих направлениях для моделирования эффектов, возникающих при падении струи космических двигателей на препятствия. Поверхность раздела между сплошной средой и разреженным газом определяется путем комбинирования параметров нарушения гипотезы сплошности среды KnGL и P tne. Применяется основанная на текущим состоянии системы схема стыковки для передачи информации между решателями для сплошной и разреженной сред. Для реализации сопряженного метода исследуется метод взаимно перекрывающихся сеток для комбинирования НС-программы, использующей структурированную сетку, и программы ПСМ, использующую декартову сетку. Задача об истечении струи из конического сопла, падающей на коническую поверхность, моделируется с использованием сопряженного метода. Результат моделирования подтверждается экспериментальными данными, что доказывает справедливость предложенного метода. С помощью НС-ПСМ метода для демонстрации его возможностей рассчитано струйное течение, возникающее при подъеме лунного модуля с поверхности Луны. Смоделировано все поле течения от камеры сгорания до вакуумной среды, и обнаружено, что особое внимание следует уделять аэродинамической силе струи на ранней стадии процесса запуска.
|
