Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных об осциллирующем течении, индуцированном газодинамическим взаимодействием частицы с ударным слоем

Исследуется сверхзвуковое обтекание цилиндра с плоским торцом в случае, когда одиночная частица запускается с поверхности торца навстречу набегающему потоку. Численное моделирование проводится с учетом газодинамического взаимодействия частицы с ударным слоем. Для получения подробных пространственно-временны́х картин течения используются адаптивные прямоугольные сетки высокого разрешения. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными. Показано, что одиночная крупная частица, движущаяся вдоль оси симметрии против набегающего потока и пересекающая головную ударную волну, вызывает существенную перестройку потока и образование сложных ударно-волновых и вихревых структур. Важную роль в формировании структуры течения играет образование тороидального вихря, приводящее к “невязкому” отрыву набегающего потока от оси симметрии. Отличительной особенностью обтекания цилиндра с плоским торцом является колебательный режим течения, обусловленный чередованием стадий роста и затухания тороидального вихря. Картины осциллирующего течения и частота колебаний, полученные с помощью численного моделирования, хорошо согласуются с экспериментальными данными.