Моделирование аэротермодинамики летательного аппарата в условиях суборбитального полета

Проект направлен на изучение аэротермодинамики летательных аппаратов (ЛА) в условиях движения в атмосфере Земли с большими сверхзвуковыми и умеренными гиперзвуковыми скоростями, характерными для суборбитальных траекторий. Предполагается исследование специфики аэродинамики и тепломассообмена вблизи обтекаемых газом поверхностей ЛА (аэродинамический нагрев элементов конструкции) для широкого диапазона чисел Кнудсена, включая переходный (от свободномолекулярного к континуальному сплошносредному) режим. Планируется учесть эффекты влияния на аэродинамику и теплообмен ЛА неравновесности течения по внутренним и поступательным степеням свободы, а также рассмотреть предельный случай, характерный при переходе к малым числам Кнудсена – турбулентный теплообмен в пограничном слое. Тематика Проекта касается фундаментальных проблем моделирования аэродинамики и теплообмена в газовой динамике, а также имеет прямое отношение к практическим задачам высокоскоростной аэротермодинамики (полет и маневрирование аэрокосмических и суборбитальных ЛА). Исследования предполагается выполнить с использованием нескольких взаимно дополняющих подходов: макрокинетического описания течений – континуальных (макроскопических) приближений на базе кинетической теории газов, прямого статистического моделирования (Монте-Карло) и (для предельного случая малых чисел Кнудсена) на основе модели развитого турбулентного пограничного слоя с учетом когерентных структур. Результаты выполнения Проекта сформируют научный задел для создания современных инженерных методик определения тепловых и силовых нагрузок на летательный аппарат в условиях переходного (от свободномолекулярного к континуальному) режима обтекания для диапазона скоростей, соответствующего суборбитальному полету.