اثرات گاز تعادلي بر جريان لايه مرزي آرام ماوراي‌صوت حول اجسام متقارن محوري

Equilibrium Effects on the Hypersonic Laminar Boundary Layer Flow over Axisymmetric Bodies

در این مقاله، یك روش محاسباتی سریع با راندمان بالا برای شبیه‌سازی جریان ماورای صوت آرام با دو فرض گاز كامل و گاز تعادلی حول اجسام سرپخ متقارن محوری توسعه داده شده‌است. برای توسعة این الگوریتم، از معادلات لایه مرزی استفاده شده و برای حل آنها از روش ماتریس انتگرالی حول دماغه جسم و قسمت‌های دور از دماغه كمك گرفته شده‌است. روش ماتریس انتگرالی قادر است كه با استفاده از تعداد كمی شبكة درون لایه مرزی و با صرف زمان محاسباتی پایین، نتایجی دقیق و هموار ایجاد نماید. روش توسعه یافته به‌دلیل زمان محاسباتی كم، به شدت برای طراحی اجسام بازگشتی ماورای‌صوت مناسب است. در این مقاله، اثرات واكنش‌های شیمیایی تعادلی در معادلات لایه مرزی نیز بررسی شده است. مقایسه نتایج حاصل با داده‌های تجربی بیانگر صحت و دقت نتایج است.

An accurate and efficient computational procedure is developed to predict the laminar hypersonic flowfield for both the perfect gas and equilibrium air around the axisymmetric blunt body configurations. To produce this procedure, the boundary layer equations utilize the integral matrix solution algorithm for the blunt nose and after body region by using a space marching technique. The integral matrix procedure enables us to create accurate and smooth results using the minimum grid in the boundary layer and to minimize the computational costs. This algorithm is highly appropriate for the design of hypersonic reentry vehicles. The effects of real gas on the flowfield characteristics are also studied in boundary layer solutions. Comparisons of the results with experimental data demonstrate that accurate solutions are obtained.