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Investigación numérica sobre las características del chorro y las reducciones de calor y arrastre del chorro opuesto en flujos hipersónicos fuera de equilibrio

Autores: Zhang, Wenqing; Wang, Xiaowei; Zhang, Zhijun; Su, Tianyi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Investigación numérica sobre las características del chorro y las reducciones de calor y arrastre del chorro opuesto en flujos hipersónicos fuera de equilibrio


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Método numérico transitorio
Vehículo ELECTRE
Chorro opuesto
Flujos hipersónicos en nonequilibrio
Reducción de calor
Reducción de arrastre

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Adoptamos el método numérico transitorio para la simulación de un vehículo ELECTRE con un chorro opuesto a una altitud de 53.3 km y 13 Ma para explorar las características del chorro, así como el rendimiento en la reducción de calor y arrastre del chorro opuesto en flujos hipersónicos no equilibrados. Se aplicaron las ecuaciones N-S no equilibradas, precisas en el tiempo, acopladas con el modelo cinético químico de cinco especies de Park y la excitación de energía vibracional, y se adoptó un solucionador de código abierto Hy2FOAM basado en la plataforma OpenFOAM. Se investigaron tres chorros opuestos con diferentes radios de chorro (chorro R7, chorro R14 y chorro R21). Los resultados muestran que, con el aumento de la tasa de flujo del chorro, el modo de chorro del chorro opuesto con un pequeño radio de chorro varía del modo de desbordamiento al modo de penetración larga (LPM) y finalmente al modo de penetración corta (SPM), mientras que el de un gran radio de chorro cambia directamente del modo de desbordamiento al SPM. El estado del chorro en el modo de desbordamiento es estable, mientras que en SPM y LPM es inestable. La investigación de las reducciones de calor y arrastre para los chorros R7, R14 y R21 muestra que, excepto por el chorro en LPM, el chorro en SPM y modo de desbordamiento puede proporcionar una protección térmica efectiva, y la protección térmica se mejora con el aumento de la tasa de flujo del chorro. Además, el chorro en LPM y SPM puede reducir efectivamente el arrastre aerodinámico, pero el chorro en modo de desbordamiento no puede proporcionar una reducción efectiva del arrastre. Además, el chorro con un gran radio y en el modo de desbordamiento tiene un mejor efecto de protección térmica, y un pequeño radio de chorro contribuye a la reducción del arrastre.

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