Введение к работе
І. .
Актуальность работы. Математическое педалирование, возникшее как синтез вычислительной математики и прикладных наук, является сейчас необходимым инструментом при создании и исследовании функциональных свойств ряда важнейших изделий ыепиностроения. Во многих технических устройствах ванную роль игразт течения газа или яилкости, поэтому сформировалась и успешно развивается гакая область применения математического моделирования, как вычислительная аэро- гидродинамика. Массовое ее внедрение в ивзе-нернув практику неразрывно связано с существенным расширением круга активных пользователей, которые не всегда обладают глубокими познаниями и опытен з программировании и численных методах. Актуальна разработка соответствующих алгоритмов и программного обеспечения в виде конечных программных продуктов - пакетов прикладных программ (ПЛИ), предназначенных для эксплуатации и возможной их кодификации инзенерами-сэродинамиками. На такие ШШ налагаются дополнительные требования простоты в эксплуатации и унифицированности при решении задач с различной сложной пространственной геометрией. Перечисленные качества ШШ ео многом предопределяются свойствами залоненных в них методик и физических моделей течения газа.
Модель Эйлера (невязкого сжимаемого газа) применима во многих практически интересных случаях. Традиционные численные методы реиения уравнений Эйлера и их программная реализация ориентированы на специалистов высокой вычислительной квалификации. В то ае время образовался определенный пробел в области эйлеровых методов, ориентированных на пользователя-инженера.
Цель исследования заключается в построении эйлерова метода сквозного счета нестационарных трехмерных течений нєеязяого саи-ыаемого газа в области слоиной геометрии, и в его реализации в Еиде программного комплекса (ПК) для конструкторских прилояений. На примере обтекания типичных, но достаточно сложных аэродинамических конфигураций, посредством качественного и количественного сравнения с расчетными и экспериментальными данными необходимо продемонстрировать возиояности применения методики и ПК в инженерной вычислительной аэродинамике.
Научная новизна и теоретическая ценность состоят в нетраднци-онности подхода, основанного на неадаптированных к границе пространственного твердого тела трехмерных неравномерных пряыоуголь-
mix сетках, причем, развитая в работе однородная консервативная трактовка граничных условий применима практически к любому явному консервативному методу сквозного счета. Разработана трехмерная консервативная методика для расчета нестационарных течений газа около тел слоеной формы; как вблизи тела, так и на удалении от него применяются единые разностные формулы.
Практическая ценность работы заключается в том, что метод реализован в виде Ш ЭСШ-3. Комплекс ЭШ-3 рассматривается как прообраз инженерного пакета прикладных программ, который можно использовать при проведении серий поверочно-конструкторских расчетов, в частности, гкгдрягь ь системы автоматизированного проектирования для исследования функциональных характеристик объектов. Предусмотрена также возможность подключения к ЭОЛ-3 других программных модулей, моделирующих сложные физико-химические процессы. Простота эксплуатации программного комплекса делает его вполне доступным для специалистов-газодинамиков, при этом требуются самые минимальные знания по вычислительной математике и программированию.
Аппробация работы. Результаты диссертации доложены на IX и X Всесоюзных школах молодых ученых: "Вычислительные методы и математическое моделирование" (Минск, 1984) и "Теоретические и прикладные проблемы вычислительной математики и математической физики" (Рига, 1985), на Всесоюзной школе-семинаре по математическому моделированию в науке и технике (Пермь, 1986), на Международных конференциях: по вычислительной гидродинамике (Токио, 1985), по математическому моделированию горения и родственных процессов (Лион, Франция, 1987), на научных семинарах: в Институте механики Московского государственного университета им. Ы.В. Ломоносова - под руководством проф. ЇЧА.Тирского, в Военно-воздушной инженерной академии им. Н.Е.Дуковского - под руководством проф. Ю.Н.Нечаева, в Институте проблем механики АН СССР - под руководством д.ф.-м.н. В.Н.Баранова, в Центральном аэро- гидродинамическом институте им. проф. Іуковского - под руководством д.ф.-м.н. В.Я.Нейланда, в Московском авиационном институте им. С.Орджоникидзе - под руководством проф. У.Г.Пирумова, в Институте прикладной математики им. М.В.Келдыаа АН СССР - под руководством академика А.А.Самарского. Комплекс ЭОЛ-3 являлся составной частью экспоната ВДНХ СССР "Вычислительный эксперимент в инженерной гидродинамике" (Москва, 1985) и был удостоен бронзовой медали ВДНХ
- 5 -СССР.
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в работах II - 9 1 .
Обгем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, списка цитированной литературы 119 наименований и рисунков. Объем диссертации 132 страниц.
