Тепломассообмен и физическая газодинамика

Численное моделирование истечения сверхзвуковой перерасширенной газовой струи в жидкость

В. Н. Емельянов, М. С. Яковчук

Балтийский государственный технический университет "Военмех" им. Д. Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург

Аннотация: Рассматривается численное моделирование подводного истечения сверхзвуковой перерасширенной воздушной струи. Расчеты проводятся в нестационарной трехмерной постановке с использованием осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (течение в сопле) и вихреразрешающего подхода к моделированию турбулентности (течение в струе). Расчет взаимодействия газовой среды с жидкостью осуществляется с помощью многофазной модели объема жидкости, учитывающей силы поверхностного натяжения и сжимаемость среды. Проводится анализ структурных особенностей турбулентности, образующихся при истечении сверхзвуковой струи воздуха в воду. В результате расчетов получена нестационарная картина формирования сверхзвуковой струи и газовой полости в жидкости, визуализирована ударно-волновая структура течения, а также оценен уровень пульсаций давления в жидкости. На качественном уровне проводится сопоставление картины течения при истечении струи воздуха в воздух и в воду. Полученные результаты сопоставляются с данными экспериментальной высокоскоростной фоторегистрации и имеющихся численных расчетов.

УДК: 532.542.2

Поступила в редакцию: 24.03.2025
Исправленный вариант: 24.03.2025
Принята в печать: 13.05.2025

DOI: 10.31857/S0040364425020166