phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2022-2-42-50phmath-109Research ArticleФИЗИКАPHYSICSЭффект изменения знака подъёмной силы для степенных тел вращенияEffect of a change in the sign of the lifting force for power-law bodies of revolutionГореловС. Л.GorelovS. L.

Горелов Сергей Львович – доктор физико-математических наук, профессор кафедры компьютерного моделирования

141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

Sergey L. Gorelov – Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Department of Computer Modeling

Institutskii per. 9, Dolgoprudnyi 141701, Moscow Region

gorelovsl@yandex.ruДорофеевФ. Е.DorofeevF. E.

Дорофеев Федор Евгеньевич – аспирант кафедры компьютерного моделирования

141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

Fedor E. Dorofeev – Postgraduate Student, Department of Computer Modeling

Institutskii per. 9, Dolgoprudnyi 141701, Moscow Region

feodor.dorofeev@gmail.comМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Institute of Physics and TechnologyRussian Federation202221072022024250Copyright © Горелов С.Л., Дорофеев Ф.Е., 20222022Горелов С.Л., Дорофеев Ф.Е.Gorelov S.L., Dorofeev F.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/109Цель

Цель. Для тела вращения со степенной образующей исследовать эффект Галкина – изменения знака подъёмной силы при изменении угла атаки в высокоскоростных плоских течениях.

Процедура и методы

Процедура и методы. Используется метод вычисления аэродинамических сил и моментов, основанный на гипотезе локальности. С помощью этого метода вычисляются аэродинамические характеристики численным интегрированием по триангуляции тела с учётом эффектов затенения.

Результаты

Результаты. Вычислены критическое удлинение степенного тела вращения в зависимости от степени образующей в широком диапазоне чисел Рейнольдса и для разных температурных факторов.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты, полученные в данной работе, имеют большое значение для создания летательных аппаратов в области авиакосмической промышленности.

Aim

Aim. For a body of revolution with a power-law generatrix, we investigate the Galkin effect – a change in the sign of the lifting force with a change in the angle of attack in high-speed flat flows.

Methodology

Methodology. A method for calculating aerodynamic forces and moments based on the hypothesis of locality is used. Using this method, aerodynamic forces and moments are calculated by numerical integration over body triangulation, taking into account shading effects.

Results

Results. The critical elongation of a power-law body of revolution is calculated as a function of the degree of generatrix in a wide range of Reynolds numbers and for various temperature factors.

Research implications

Research implications. The obtained results are of great importance for the creation of aircrafts in the aerospace industry.

гиперзвуковой потоклокальные моделиаэродинамическое силыдействующие на тела вращениятриангуляциятепловой потокhypersonic flowlocal modelsaerodynamic forces acting on bodies of revolutiontriangulationheat flowReferencesГалкин В. С., Гладков А. А. О подъемной силе при гиперзвуковых скоростях // Прикладная механика и математика. 1961. Т. 25. Вып. 6. С. 1138–1139.Galkin V. S., Gladkov A. A. [On the lifting force at hypersonic speeds]. In: Prikladnaya mekhanika i matematika [Journal of Applied Mathematics and Mechanics], 1961, vol. 25, iss. 6, pp. 1138–1139.Галкин В. С. О подъемной силе в свободномолекулярном потоке // Прикладная механика и математика. 1962. Т. 26. Вып. 3. С. 567.Galkin V. S. [On the lifting force in a free molecular flow]. In: Prikladnaya mekhanika i matematika [Journal of Applied Mathematics and Mechanics], 1962, vol. 26, iss. 3, p. 567.Горелов С. Л., Могорычная А. В. О подъемной силе в потоке разреженного газа // Прикладная механика и математика. 2022. Т. 86. № 2. С. 216–222. DOI: 10.31857/S0032823522020060.Gorelov S. L., Mogorychnaya A. V. [On the lifting force in a rarefied gas flow]. In: Prikladnaya mekhanika i matematika [Journal of Applied Mathematics and Mechanics], 2022, vol. 86, no. 2, pp. 216–222. DOI: 10.31857/S0032823522020060.Василенко Д. А., Дорофеев Ф. Е., Дорофеев Е. А. Построение нейросетевого аппроксиматора для определения критического угла полураствора в эффекте смены знака коэффициента подъемной силы для затупленных конических тел // Труды МАИ (сетевое научное издание). 2021. № 119. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=159784# (дата обращения: 10.02.2022). DOI: 10.34759/TRD-2021-119-07.Vasilenko D. A., Dorofeev F. Ye., Dorofeev Ye. A. [Construction of a neural network approximator to determine the critical half-angle in the effect of sign reversal of the lift coefficient for blunt conical bodies]. In: Trudy MAI (setevoe nauchnoe izdanie) [Proceedings of Moscow Aviation Institute (network scientific publication)], 2021, no. 119. Available at: https://trudymai.ru/published.php?ID=159784# (accessed: 10.02.2022). DOI: 10.34759/TRD-2021-119-07.Галкин В. С., Ерофеев А. И., Толстых А. И. Приближенный метод расчета аэродинамических характеристик тел в гиперзвуковом разреженном газе // Труды ЦАГИ. 1977. Вып. 1833. С. 6–10.Galkin V. S., Erofeev A. I., Tolstykh A. I. [An approximate method for calculating the aerodynamic characteristics of bodies in a hypersonic rarefied gas]. In: Trudy TsAGI [Proceedings of Central Aerohydrodynamic Institute], 1977, iss. 1833, pp. 6–10.Теоретические и экспериментальные исследования обтекания тел простой формы гиперзвуковым потоком разреженного газа / Гусев В. Н., Ерофеев А. И., Климова Т. В. Перепухов В. А. Рябов В. В., Толстых А. И. // Труды ЦАГИ. 1977. Вып. 1855. С. 43.Gusev V. N., Erofeev A. I., Klimova T. V. Perepukhov V. A. Ryabov V. V., Tolstykh A. I. [Theoretical and experimental studies of a hypersonic flow of rarefied gas around bodies of a simple shape]. In: Trudy TsAGI [Proceedings of Central Aerohydrodynamic Institute], 1977, iss. 1855, S. 43.Коган М. Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967. 440 с.Kogan M. N. Dinamika razrezhennogo gaza [Dynamics of a rarefied gas]. Moscow, Nauka Publ., 1967. 440 p.Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М.: Наука, 1989. 688 с.Newton I. The mathematical principles of natural philosophy. London, Flame Tree Publ., 202. 480 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.