The problem of starting a convergent-divergent nozzle with a Busemann diffuser, providing a given air heating, is being solved. The start-up simulates the acceleration of a nozzle in still air to a certain supersonic Mach number. The influence of viscosity on the flow in the diffuser is numerically investigated. The modeling is performed based on two-dimensional non-stationary Navier-Stokes equations and the Godunov-Kolgan difference scheme, adapted for calculating axisymmetric viscous gas flows. It is shown that starting the nozzle does not allow obtaining a stationary isentropic flow in the form of a centered compression wave in the Busemann diffuser. The growth of the viscous layer leads to the formation of a system of inclined and direct shock waves moving upstream, creating zones of subsonic flow in the diffuser. The Busemann solution is not guaranteed to be reached even in the case of a non-viscous gas.
Busemann diffuser, nozzle start-up, gas viscosity, shock waves, Godunov-Kolgan difference scheme
Решается задача о запуске конвергентно-дивергентного сопла с диффузором Буземана, обеспечивающим заданный нагрев воздуха. Запуск моделирует разгон сопла в воздухе до определенного сверхзвукового числа Маха относительно покоящегося воздуха. Численно исследуется влияние вязкости на течение в диффузоре. Моделирование выполняется на основе двумерных нестационарных уравнений Навье-Стокса и разностной схемы Годунова-Колгана, адаптированной для расчета осесимметричных течений вязкого газа. Показано, что запуск сопла не позволяет получить в диффузоре Буземана стационарное изоэнтропическое течение в виде центрированной волны сжатия. Нарастание вязкого слоя приводит к формированию системы наклонных и прямых ударных волн, перемещающихся вверх по потоку с образованием в диффузоре зон дозвукового течения. Выход на решение Буземана не гарантирован даже в случае невязкого газа.
диффузор Буземана, запуск сопла, вязкость газа, ударные волны, разностная схема Годунова-Колгана
