В работе представлены результаты исследования структуры течения и определения коэффициента расхода в узких цилиндрических каналах слива в условиях натекания толстого пограничного слоя. Рассматривалось течение при числах Маха невозмущенного потока M=3, M=4 и M=6 и угле атаки 6º.

В рамках задачи решались осредненные по Рейнольдсу стационарные уравнения Навье-Стокса c использованием модели турбулентности k–ω SST. Численное моделирование течения в канале осуществлялось в коммерческом программном продукте Ansys Fluent (академическая версия) с использованием ‘density-based’ решателя (термин пакета Ansys Fluent, означающий определение поля давления из уравнения состояния) и неявной разностной схемы Рое второго порядка точности аппроксимации. Для задания граничных условий на входе в канал слива пограничного слоя использовались профили давления и температуры, полученные на выходной границе области моделирования обтекания носовой части гиперзвукового воздухозаборника.

Из полученного распределения давления внутри канала следует, что у задней стенки образуется обширная область высокого давления, появление которой вызвано наличием так называемого «барьерного» скачка. Таким образом, создается сверхкритический перепад давления, обеспечивающий звуковое течение в канале слива. Такой вывод подтверждается экспериментальными данными, полученными для небольших сверхзвуковых скоростей. Вычисление осредненных значений расхода через выходное сечение цилиндрического канала слива показало, что при увеличении числа Маха от 3 до 6 происходит снижение коэффициента расхода примерно в 2.5-3 раза. При удалении от оси симметрии расход также уменьшается в пределах 10% вследствие изменения условий в трехмерном потоке перед отверстием слива.