Применение метода пробных частиц к аэродинамическому расчету космических аппаратов

Abstract

Цель статьи – обзор ранее полученных результатов работы Института технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины по развитию метода пробных частиц (МПЧ) и презентация созданного программного обеспечения. В статье кратко изложены основные положения МПЧ. Сделан обзор работ, в которых осуществлялось тестирование алгоритма МПЧ в одномерной, двумерной и трехмерной постановках. Результаты расчетов газодинамических параметров (плотности, скорости и температуры) в окрестности преграды, распределенных по поверхности тепловых потоков, а также коэффициентов лобового сопротивления сравнивались со значениями, полученными согласно аналитическим выражениям, с результатами расчетов другими методами, с имеющимися расчетными данными других авторов и опубликованными экспериментальными данными. Апробация метода показала его работоспособность в различных режимах обтекания.

Мета статті – огляд раніше отриманих результатів роботи Інституту технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України по розвитку методу пробних часток (МПЧ) і презентація створеного програмного забезпечення. У статті коротко викладені основні положення МПЧ. Зроблено огляд робіт, у яких здійснювалося тестування алгоритму МПЧ в одномірній, двовимірній і тривимірній постановках. Результати розрахунків газодинамічних параметрів (густини, швидкості й температури) навколо перешкоди, розподілених по поверхні теплових потоків, а також коефіцієнтів лобового опору зрівнювалися зі значеннями, отриманими відповідно до аналітичних виразів, з результатами розрахунків іншими методами, з наявними розрахунковими даними інших авторів і опублікованими експериментальними даними. Апробація методу показала його працездатність у різних режимах обтікання.

The aim of this paper is to overview the results of the work of the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine on further development of the method of probe particles (MPP) and to present the software developed on its basis. The MPP fundamentals are briefly described. The works where the MPP algorithm was tested in one-, two-, and three-dimensional formulation are overviewed. The calculated gas-dynamic parameters (density, velocity, and temperature) in the vicinity of an obstacle, surface distributed heat fluxes, and drag coefficients were compared with their values found analytically, with the results calculated by other methods, and with the calculated and experimental data available in the literature. The testing of the method has shown its workability in different regimes of flow about a body.