Введение к работе
Объект исследований. Рассматриваются задачи нестационарного обтекания тонкого упруго-деформируемого профиля дозвуковым потоком газа вблизи плоской твердой границы. Исследуются частотные и переходные аэродинамические характеристики тонких профилей.
Актуальность темы. Создание современных высокоскоростных транспортных средств, использующих положительный эффект опорной по-верхност!.. требует глубокого изучения вопросов нестационарной аэродинамики низколетящих летательных аппаратов.
В настоящее время достаточно хорошо изучены задачи обтекания профилей и крыльев вблизи экрана потоком несжимаемой жидкости. Однако задачи учета сжимаемости воздуха наталкиваются на ряд трудностей физического, математического и вычислительного характера. В связи с этим важное значение приобретает разработка эффективных аналитических и численных методов расчета распределения давления и аэродинамических характеристик профилей и крыльев при нестационарном обтекании вблизи границ сжимаемого потока.
Цель работы:
разработка эффективных аналитико-численных методов решения задач нестационарной дозвуковой аэродинамики тонкого профиля вблизи твердой границы;
исследование нестационарных аэродинамических характеристик тонких упруго-деформируемых профилей в ограниченном потоке с учетом сжимаемости воздуха.
Методика исследования.
В диссертационной работе предложена и реализована математическая модель нестационарного дозвукового обтекания упруго-деформируемого профиля до туковым потоком газа вблизи плоской твердой границы, основанная на сведении краевой задачи для потенциала скоростей во>-
мущенного движения к сингулярному интегральному уравнению (с.и.у) с помощью интегральных преобразований. При этом влияние плоской твердой границы учитывается путем введения зеркально отраженного профиля. Для решения полученного с.и.у используется численный метод Мультгоппа-Каландия и асимптотический метод малых Л, развитый в работах В.М. Александрова.
Проводится сравнительный анализ результатов расчетов нестационарных аэродинамических характеристик (АДХ) на основе с.и.у и полученных с помощью асимптотического метода для абсолютно твердого профиля.
Научная новизна заключается:
- в исследовании влияния сжимаемости воздуха, отстояния от экрана и
упругих деформаций тонкого профиля на аэродинамические характе
ристики при гармонических колебаниях:
-в построении асимптотических выражений для перепада давления и коэффициента подъемной силы тонкого абсолютно твердого профиля при высоких частотах колебаний;
- в получении аппроксимационных зависимостей для переходных харак
теристик абсолютно твердых профилей вблизи экрана в дозвуковом
потоке газа и в потоке несжимаемой жидкости.
Достоверность результатов.
Достоверность и эффективность предложенного численного метода решения обобщенного уравнения Поссио и полученных аппроксимационных зависимостей для переходных характеристик проведены путем сравнения с известными результатами других авторов в случае безграничного нестационарного потока.
Практическая ценность.
Практическая значимость полученных результатов диссертации состоит в возможности использования разработанных методов, алгоритмов
и программ для расчета нестационарных АДХ тонких упруго-деформируемых профилей при проектировании несущих транспортных средств, использующих положительный эффект опорной поверхности. На защиту выносятся :
методика определения частотных АДХ абсолютно твердых профилей вблизи экрана на основе асимптотического и численного решения обобщенного интегрального уравнения Поссио;
анализ характера переходных аэродинамических процессов на тонких абсолютно твердых профилях с учетом влияния твердой границы;
исследование влияния упругих деформаций на нестационарные АДХ тонких упруго-деформируемых профилей вблизи экрана.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на следующих научных конференциях и семинарах : -конференция "Проблемы гидромеханики в освоении океана".
Киев. 1992.
- II международная конференция "Газодинамика в народном хозяйстве".
Севастополь. 1993.
-III научная конференция ученых России и Украины "Прикладные проблемы механики жидкости и газа". Севастополь. 1994.
- I научная школа "Импульсные процессы в механике сплошных сред".
Николаев. 1994.
-научно-техническая конференция "Механика машиностроения". Набережные Челны. 1995.
- научная конференция "Динамика сплошных сред со свободными
границами". Чебоксары. 1996.
Публикации.
Основные результаты исследований опубликованы в 8 научныд
работах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 83 наименований литературных источников.