Аннотация
Введение 3
Тепловая нагрузка на тело, движущееся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью 4
Ортогональная криволинейная система координат 7
Уравнение теплопроводности в ортогональной криволинейной системе координат 9
Построение разностной схемы методом контрольного объёма 11
Граничные условия 17
Разностные уравнения для тепловой задачи 19
Метод расщепления 21
Метод прогонки 23
Пример расчета 25
Литература 28
Проблема тепловой защиты при аэродинамическом нагреве является очень важной. При движении летательных аппаратов в атмосфере со сверхзвуковой скоростью на него оказывается тепловое воздействие, которое способно полностью разрушить конструкцию, выполненную из теплостойкого материала. Поэтому для ее защиты на поверхность наносится покрытие, которое препятствует распространению тепла в тело. Этот нанесенный материал и является тепловой защитой летательного аппарата.
При проектировании таких летательных аппаратов следует прогнозировать тепловые поля, которые возникают при полете под действием аэродинамического нагрева. Сделать это можно либо с помощью расчета, либо с помощью эксперимента.
Решение проблемы тепловой защиты состоит из двух частей: определения тепловых потоков, поступающих от окружающей среды, и прогнозирования, как распространится полученное тепло внутри рассматриваемого тела.
Первая часть проблемы решается двумя способами:
1) Путем определения коэффициентов теплообмена из задачи пограничного слоя, а затем при заданных коэффициентах определяется распространение тепла в теле.
2) C помощью решения сопряженной задачи теплообмена (одновременно решается уравнение пограничного слоя с распространением тепла в теле).
В данной работе будет рассматриваться вариант, в котором коэффициенты теплообмена задаются определенными формулами, а распространение тепла вычисляется из уравнения теплопроводности в ортогональной криволинейной системе координат.
Цель данной работы заключается в расчете распространения тепла в тепловой защите при воздействии аэродинамического нагрева.
