Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование аэродинамических характеристик летательных аппаратов в трансзвуковом диапазоне скоростей Найда, Михаил Анатольевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Найда, Михаил Анатольевич. Исследование аэродинамических характеристик летательных аппаратов в трансзвуковом диапазоне скоростей : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.05.- Жуковский, 1996.- 22 с.: ил.

Введение к работе

В диссертационной работе на основе численного моделирования проведено исследование трансзвукового "стационарного и нестационарного осесимметричного обтекания тел вращения, а также пространственного стационарного обтекания летательных аппаратов; при этом особое внимание уделено определению и изучению их интегральных аэродинамических характеристик.

Актуальность темы. Полет многих современных летательных
аппаратов происходит в трансзвуковом диапазоне скоростей.
Характерные для этого режима физические процессы, такие как
возникновение и перемещение скачков уплотнения, их
взаимодействие с пограничным слоем, приводят к сложной
зависимости аэродинамических характеристик летательных
аппаратов от числа Маха и угла атаки. Кроме того, при
течении газа с околозвуковой скоростью, положение и
интенсивность ударных волн, определяющие поведение
аэродинамических сил и моментов, чувствительны даже к малым
изменениям параметров потока. Поэтому исследование
закономерностей трансзвуковых течений необходимо как для
создания новых, более совершенных летательных аппаратов, так
и для обеспечения безопасности их полета. Изучение обтекания
летательных аппаратов в трансзвуковом диапазоне скоростей
экспериментальными методами затруднено необходимостью учета
влияния большого числа неблагоприятных факторов -
неравномерности потока, интерференции со стенками
аэродинамической трубы и т.д. Таким образом, большую
актуальность имеет проблема разработки надежных

теоретических методов определения аэродинамических

характеристик летательных аппаратов.

Целью работы является: І.Изучение стационарного трансзвукового обтекания тонких тел вращения и разработка на основе интегральной формы теоремы импульса эффективного метода определения их волнового сопротивления путем интегрирования волновых потерь вдоль скачков уплотнения.

2.Исследование с использованием правила эквивалентности зависимости волнового сопротивления удлиненных тел сложной пространственной конфигурации типа гиперзвуковых летательных аппаратов от числа Маха набегающего потока. 3.Изучение нестационарного трансзвукового обтекания тонких тел вращения в условиях, когда нестационарность течения вызвана внешними воздействиями апериодического характера. Разработка на основе интегральной формы теоремы импульса эффективного метода определения нестационарного волнового сопротивления путем интегрирования вдоль скачков уплотнения.

  1. Исследование пространственного стационарного трансзвукового обтекания летательных аппаратов и изучение зависимости их аэродинамических характеристик от числа Маха и угла атаки. Разработка на основе интегральной формы теоремы импульса эффективного метода определения сопротивления давления летательного аппарата путем интегрирования по скачкам уплотнения и по плоскости Треффтца.

  2. Разработка и развитие новых методов вычислительной аэродинамики. Увеличение эффективности и устойчивости вычислительного процесса, а также повышение точности и достоверности данных, получаемых на основе численного моделирования.

Научная новизна:
І.При численном моделировании стационарного и

нестационарного трансзвукового обтекания тел вращения на внешних границах расчетной области применены __ "неотражающие" граничные условия, которые выводятся на основе анализа асимптотического поведения соотношения, выполняющегося на характеристической поверхности нестационарного уравнения теории малых возмущений. Применение данных условий позволяет приблизить внешние границы расчетной области к телу без сколько-нибудь заметного искажения поля течения, чем достигается большая точность расчета.

2.Для численного моделирования трансзвукового обтекания тел вращения произведена модификация на осесимметричный случай метода переменных направлений, состаящая в замене аппроксимации оператора <~р на аппроксимацию оператора (Г<-рг^г/г с учетом возможной неравномерности сетки. З.На основе интегральной формы теоремы импульса разработан эффективный метод расчета стационарного волнового сопротивления тел вращения, заключающийся н интегрировании скачка продольной составляющей скорости вдоль ударной волны. Установлены ограничения, которым должна удовлетворять форма тел в окрестности носовой и хвостовой точек для того, чтобы их волновое сопротивление могло быть определено в рамках теории малых возмущений.

4.На основе интегральной формы теоремы импульса разработан эффективный метод определения нестационарного еолнового сопротивления тел вращения путем интегрирования ряда параметров течения вдоль скачков уплотнения. С помощью разработанного метода изучено поведение волнового сопротивления при мгновенном входе тела во встречный порыв

ветра и при взаимодействии тела с догоняющей его сзади слабой ударной волной.

5.Разработан численный метод расчета в рамках теории малых
возмущений пространственного стационарного трансзвукового
обтекания летательных аппаратов, базирующийся на разделении
всей области течения на две подобласти, в одну из которых
(внутреннюю) помещается фюзеляж и хвостовое оперение, а в
другую (внешнюю) - крыло. Краевая задача во внутренней
области для уравнения Лапласа решается панельным методом, во
внешней области для решения трехмерного уравнения Кармана
используется метод приближенной факторизации

конечно-разностного оператора.

6.Разработан эффективный метод определения интегральных аэродинамических характеристик летательных аппаратов -подъемной силы, сопротивления давления и момента тангажа. Для определения подъемной силы и момента тангажа используется процедура интегрирования распределения давления по поверхности тела. Для определения сопротивления давления, на основе интегральной формы теоремы импульса получена формула, выражающая коэффициент сопротивления через интегралы по скачкам уплотнения и по плоскости Треффтца.

Практическая ценность: l.Ha основе современных численных методов разработаны программные средства для изучения стационарного и нестационарного трансзвукового обтекания тел вращения и определения их волнового сопротивления. Тестовые расчеты и решение ряда задач показали, что разработанный алгоритм позволяет проводить расчеты трансзвуковых течений со сложной динамикой скачков уплотнения и обеспечивает точность и достоверность результатов, удовлетворяющие потребности

о'

инженерной практики.

2.С помощью созданного комплекса программ решен ряд актуальных задач. В частности, в рамках трансзвукового правила эквивалентности определено - влияние .. на_ величину волнового сопротивления различных частей компановки двух перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. З.На основе современных методов вычислительной аэродинамики разработан пакет программ для расчета стационарного пространственного трансзвукового обтекания летательных аппаратов и определения их интегральных аэродинамических характеристик. Эффективность разработанного алгоритма такова, что позволяет производить с высокой степенью точности расчет трансзвукового обтекания реального летательного аппарата за два - три часа процессорного времени мини-супер ЭВМ IBM Risk 6000.

Апробация работы. Приведенные в диссертационной работе
результаты докладывались и получили положительную оценку на:
1.Научной конференции факультета аэромеханики и летательной
техники Московского физико-технического института

(Жуковский, ФАЛТ МФТИ, 1993г.)

2.Научной школе-семинаре по МЖГ под руководством академика РАН Г.Г.Черного (Севастополь, 1994г.)

3.Международной конференции "Исследования гиперзвуковых течений и гиперзвуковые технологии". (Жуковский, ЦАГИ, 1994г.)

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в [1-5], список которых приведен в конце автореферата.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, содержит 40 фигур графиков и библиографию из 150 наименований. Общий объем диссертации 160 страниц.