Обтекание тонкого крылового профиля в потоке, ограниченном перфорированными стенками Маревцева, Наталья Александровна

Введение к работе

Актуальность темы. Экспериментальные исследования в аэродинамических трубах (АДТ) остаются одним из важнейших, а зачастую и единственным источником информации о характеристиках летательных аппаратов. В последнее время широкое распространение получили перфорированные стенки АДТ. Возникшие недавно, такие стенки оказались малоизученными, поэтому исследование их влияния на обтекание размещенной в АДТ модели является Еесьма актуальной задачей.

На фоне бурного развития вычислительной аэродинамики, ищущей подходы и к решению задачи о течении в перфорированных границах, актуальным является получение точных аналитических решений для некоторых моделей, на примере которых можно было бы проверять достоверность выбранных численных схем и алгоритмов.

Актуальность задачи определяется также необходимостью учета изменяемости поправки вдоль оси трубы в случае ограниченного участка перфорации, что достигается предложенным методом.

Цель работы: Основная задача работы состоит в:

1. Получении точных решений задач о профиле в перфорированных границах при традиционных граничных условиях: а) для аналитического исследования влияния стенок на обтекание в зависимости от полученных в результате решения параметров; б) как тестовых примеров для отработки численных или приближенных решений близких или более сложных задач.

2. Разработке метода численной реализации полученных в квадратурах решений.

3. Проведении конкретных исследований по влиянию на обтекание различных параметров.

4. Решении поставленной задачи для случая нетрадиционных условий,

когда на границе в областях вытекания из канала и втекания в канал жидкости можно поставить разные краевые условия.

Научная новизна. I. Получены точные решения в квадратурах задачи обтекания тонкого крылового профиля: а) в перфорированном канале бесконечной протяженности; б) в непроницаемом канале с перфорированной рабочей частью и в) в канале, у которого верхняя и нижняя стенки имеют различную степень проницаемости. Для единичных особенностей ( диполь, вихрь) получено точное решение для разных граничных условий при втекании и вытекании через стенки.

2. Получены асимптотические разложения решений задач а) и б). Для задачи б) выявлены два новых универсальных параметра, которые достаточно полно характеризуют основные особенности.

3. Обнаружено, что в задаче для ограниченного перфорированного участка расход жидкости через стенки канала равен нулю только при некотором давлении р*о» определяемом условиями обтекания и не равном невозмущелному давлению fto . Поэтому в общем случае, когда С^ ^ О_ко , необходимо рассматривать разные скорости в бесконечно удаленных точках вниз и вверх по потоку.

4. Написана программа и проведен ряд численных расчетов для изучения полученного решения на конкретных примерах.

Практическая ценность. Точные решения задач обтекания профиля в перфорированном канале могут использоваться для аналитического исследования поведения характеристик модели в перфорированных границах. Полученные выражения позволяют провести подробные численные исследования влияния на поток различных параметров -размеров профиля, его угла атаки, степени перфорации и длины перфорированного участка. Эти формулы дают возможность оценки поправок вводимых при обработке экспериментальных данных, которые могут меняться по длине модели.

При дальнейшем изучении механизма работы перфорации, когда будет учитываться возможность применения различных граничных условий в областях втекания и вытекания жидкости из канала, точные решения для диполя и вихря могут являться критериями для сложных численных расчетов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на отраслевой конференции молодых специалистов ЦАГИ (1978г), на конференции по математическим проблемам гидроаэродинамики (МАИ, 1962г), на Всесоюзных семинарах по аналитическим методам гидро- и аэродинамики - руководитель академик АН СССР Л.В.Овсянников (1979г., 1961г., 1935г), на семинаре ЦАГИ по аэродинамике -руководитель член-корр. АН СССР В.В.Сычев (1967г).и опубликованы

в трех работах

Г і - з] .

Структура и объем диссертации, диссертация состоит- из введения, краткого литературного обзора, приведенного в главе I, и пяти глав, содержащих материалы собственных исследований. В заключение приведены основные выводы. Работа изложена на 135 машинописных страницах, не считая 68 рисунков и списка цитируемой литературы из 92 наименований.