Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Криогенные температуры при эксплуатации стартового оборудования могут негативно влиять на свойства металла, делая его более хрупким и ломким к механическим воздействиям. Поэтому целью расчета является определение параметров воздушной среды (температура воздуха) в зоне оголовка кабель-мачты на расстояниях 150 мм от обечайки бака и далее с учетом конвективных потоков холодного воздуха и воздействия ветра с различными значениями скорости. Вследствие перемещения охлажденного воздуха в пограничном слое происходит также захолаживание элементов конструкции кабель-мачты.
С учетом сложной геометрии тел и возможного несимметричного обтекания ветром корпуса ракеты-носителя и кабель-мачты, данную задачу целесообразно решать в трехмерной постановке, с имитацией частей ракеты космического назначения и кабель-мачты с определённой степенью упрощения геометрии. Трехмерная постановка задачи позволяет учесть одновременное влияние конвективных потоков (пространственного перемещения холодного воздуха сверху вниз) и ветра (несимметричное обтекание в плоскости). Для решения задачи было выполнено построение сеточной модели расчетной области в программе Ansys ICEM [1].
В работе также рассмотрена инженерная методика определения температуры в пограничном слое в режиме свободной конвекции. В случае, когда неподвижная холодная вертикальная стенка окружена теплым газом, возникает его конвективное движение. Оно происходит в объеме, называемом свободноконвективным пограничным слоем, и вызвано разностью плотностей воздуха в пограничном слое и вне его [2]. Проведены серии численных расчетов при условии свободной и вынужденной конвекции, а также сравнение полученных результатов с результатами расчета по инженерной методике. Численное моделирование проводилось в программе Ansys Fluent [3].
Для подтверждения адекватности выбранной численной (математической) модели проведено сравнение результатов моделирования с данными измерений температур, полученными на стартовом комплексе вблизи заправленного бака окислителя ракеты-носителя «Союз-2». Измерения проводились на расстоянии 650 мм от верхней точки силового шпангоута бака окислителя. Анализ данных показал, что результаты, полученные в этих случаях, оказались аналогичными друг другу.
Также в работе дополнительно приведен пример валидации с экспериментальными данными при обтекании воздушным потоком цилиндра с образованием вихревых структур [4]. Эксперименты включали визуализацию обтекания цилиндра и измерение динамики мгновенных векторных полей скорости потока в его следе. Представлены результаты исследований структуры течения в следе поперечно обтекаемого цилиндра, расположенного вблизи стенки прямоугольного канала. С помощью численного моделирования получено качественное совпадение картины перемещения турбулентных структур, полученных в экспериментальной установке.
