Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ
Тема: О целесообразности учета коэффициента объемной вязкости в задачах аэромеханики
Автор: Юрий Алексеевич Никитченко (МАИ) nikitchenko7@yandex.ru
Рассмотрено первое (навье-стоксово) приближение системы моментных уравнений многоатомных однокомпонентных газов, приводящее к двум неэквивалентным моделям течения. Модель, система уравнений которой содержит 5 уравнений (5 моментная модель), учитывает энергообмен между поступательными и внутренними (вращательными) степенями свободы молекулы посредством коэффициента, имеющего смысл коэффициента объемной вязкости. Этот коэффициент аналогичен полученным ранее (М.Н.Коган, В.С.Галкин, В.М.Жданов и др.).
Показано, что коэффициент объемной вязкости позволяет получить первые приближения поступательной и внутренней температур и, следовательно, уточнить температурную зависимость коэффициента сдвиговой вязкости. Модель, система дифференциальных уравнений которой содержит 6 скалярных уравнений (двухтемпературная модель), описывает указанный процесс энергообмена явно. Она не содержит коэффициент объемной вязкости, оставаясь при этом моделью первого приближения.
На примере задачи о профиле плоской ударной волны исследовано влияние коэффициента объемной вязкости на получаемые решения. Рассмотрены 3 модификации 5-моментной модели:
- без коэффициента объемной вязкости;
- коэффициент объемной вязкости учтен в неравновесных напряжениях;
- коэффициент сдвиговой вязкости определен термодинамической температурой (температурой в традиционном понимании);
- коэффициент объемной вязкости учтен как в неравновесных напряжениях, так и в поступательной температуре, определяющей коэффициент сдвиговой вязкости.
Показано, что даже в течениях с низкой динамической неравновесностью учет коэффициента объемной вязкости позволяет улучшить решение. В условиях высокой динамической неравновесности, для которых модели первого приближения теоретически не обоснованы, предпочтительно использовать двухтемпературную модель. Температура внутренних степеней свободы, вычисленная посредством коэффициента объемной вязкости, физически неадекватна.
- доц. каф. гидроаэродинамики Николай Георгиевич Иванов
- +7 (812) 297-24-19
- +7 921 326-06-04
- Информационное письмо