پدیده های آئروترمودینامیکی

در این مقاله، شبیه سازی جریان ابرصوتی حول دماغه با حل معادلات ناویر-استوکس به صورت عددی انجام گرفته است. با توجه به اینکه حل این معادلات به فرم کامل به حافظه و زمان زیاد رایانه نیاز دارد، در بیشتر موارد از فرم ساده شده آنها استفاده می شود. در این بررسی، محاسبه مشخصات جریان ابرصوتی، همچون گرمایش آیرودینامیکی و اصطکاک پوسته ای سطح حول بدنه های سرپخ و نوک تیز، به وسیله حل کامل معادلات لایه مرزی تراکم پذیر در رژیم های آرام، گذرا و آشفته انجام شده است. تعیین میزان گرمایش حرارتی اعمالی روی سطح به واسطه حل کامل میدان های جریان غیرلزج و لزج بعد از موج ضربه ای جلو دماغه جسم امکان پذیر است. ابتدا، جریان غیرلزج در لایه شوک حول جسم حل شده و سپس با استفاده از نتایج آن خواص لبه لایه مرزی و همچنین خطوط جریان روی سطح محاسبه شده است. برای حل معادلات متوسط گیری شده، مدل های آشفتگی دولایه ای به کار رفته است. معادلات به وسیله تبدیل لوی- لیز به مختصات شامل خطوط جریان منتقل شده و سپس با توجه به طبیعت سهموی آنان به صورت قدم به قدم حل شده اند. حل عددی معادلات به روش تفاضل محدود سه نقطه ای ضمنی انجام گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی و عددی دیگران مورد مقایسه قرار گرفته که تطابق خوبی را نشان می دهند.