Fluid DynamicsFluid DynamicsИзвестия Российской академии наук. Механика жидкости и газа1024-70843034-5340The Russian Academy of Sciences69196710.31857/S1024708425030076ArticlesСтатьиResearch ArticleTurbulent Boundary Layer on a Plate in Compressible Gas FlowТУРБУЛЕНТНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА ПЛАСТИНЕ В ПОТОКЕ СЖИМАЕМОГО ГАЗАLushchikV. GЛущикВ. Гvgl_41@mail.ruReshminA. IРешминА. Иalexreshmin@rambler.ruMoscow State University, Institute of MechanicsМГУ имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики150720253NO3 (2025)№3 (2025)737904102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/1024-7084/article/view/691967

For the compressible turbulent boundary layer, the results of the numerical study using the three-parameter RANS turbulence model are compared with the results of direct numerical simulation (DNS). It is shown that the calculation results using the RANS model are in satisfactory agreement with the DNS results at the Mach numbers from 6 to 14. This makes it possible to recommend the use of the RANS model in engineering calculations of the hypersonic boundary layer when there is no need for powerful computing systems.

Для сжимаемого турбулентного пограничного слоя проведено сравнение результатов численного исследования с использованием трехпараметрической RANS-модели турбулентности с результатами прямого численного моделирования (DNS). Показано, что при числах Маха от 6 до 14 результаты расчета с применением RANS-модели удовлетворительно согласуются с DNS-результатами, что позволяет рекомендовать использование ее в инженерных расчетах гиперзвукового пограничного слоя не требующих мощных вычислительных систем.

RANS turbulence modelcompressible boundary layerRANS-модель турбулентностисжимаемый пограничный слойИсследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова.Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. 3rd Edition, DCW Industries, Canada, CA, USA, 2006. 550 p.; ISBN–13:978–0963605153; ISBN–10:0963605151.Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н. К созданию универсальной однопараметрической модели для турбулентной вязкости // Изв. РАН. МЖГ. 1993. № 4. С. 69–81.Spalart P.R., Allmaras S.R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamics Flows. Recherche Aerospatiale, No. 1. 1994. P. 5–21. https://doi.org/10.2514/6.1992–439Иевлев В.М. Численное моделирование турбулентных течений. М.: Наука, 1990. 216 с.Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Трёхпараметрическая модель сдвиговой турбулентности // Изв. АН СССР. МЖГ. 1978. № 3. С. 13–25.Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Турбулентные течения. Модели и численные исследования (обзор) // Изв. РАН. МЖГ. 1994. № 4. С. 4–27.Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Уравнения переноса для характеристик турбулентности: моделии результаты расчетов // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ. 1988. Т. 22. С. 3–61.Лущик В.Г., Якубенко А.Е. Пограничный слой в соплах ЖРД (обзор) // Труды ГДЛ-ОКБ. № 18. Москва. 2000. С. 38–59.Козлов В.Е. Учет скоростной сжимаемости однопараметрическими моделями турбулентности // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 5. С. 25–33.Zhang C., Duan L., Choudhari M.M. Direct Numerical Simulation Database for Supersonic and Hypersonic Turbulent Boundary Layers // AIAA Journal. 2018. V. 56. No. 11. P. 4297–4311. https://doi.org/10.2514/1.1057296Huang J., Bretyke J.-V., Duan L. Assessment of Turbulence Models in a Hypersonic Cold-Wall Turbulent Boundary Layer // Fluids. 2019. V. 4. No. 37. P. 10. https://doi.org/10.3390/fluids4010037Лущик В.Г., Якубенко А.Е. Сверхзвуковой пограничный слой на пластине. Сравнение расчета с экспериментом // Изв. РАН. МЖГ. 1998. № 6. С. 64–78.Hopkins E.J., Keener E.R., Polek T.E. Hypersonic turbulent skin-friction and boundary-layer profiles on nonadiabatic flat plates // AIAA Journal. 1972. V. 10. No. 1. P. 40–48.Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Трёхпараметрическая модель турбулентности: расчет теплообмена // Изв. АН СССР. МЖГ. 1986. № 2. С. 40–52.Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Уравнение переноса для турбулентного потока тепла. Расчет теплообмена в трубе // Изв. АН СССР. МЖГ. 1988. № 6. С. 42–50.Лущик В.Г., Павельев А.А. Решмин А.И., Якубенко А.Е. Влияние граничных условий на переход к турбулентности в пограничном слое на пластине при большом уровне внешних возмущений // Изв. РАН. МЖГ. 1999. № 6. С. 111–119.