Введение к работе
Диссертация посвящена рассмотрению некоторых вопросов аэродинамики осесишетричшх вращающихся относительно оси симметрии тел. Основное внимание уделяется изучению причин возникновешія и поведения силы Магнуса, а такие разработке приближенных методик ее расчета в широком диапазоне углов атаки.
Актуальность теш. Проблема двикения вращающихся тел в атмосфере сегодня является интересной и доконца неизученной задачей аэрогидродинамики. Элементы вращения находят широкое применение в различных областях современной техники. Например: в кораблестроении, при разработке экологически-чистых источников энергии роторного типа, в самолетостроении,в химической технологии и т.д.Основное применение эффекта вращения тлеет место в баллистике. Осесимметрлчным телам придают вращение для стабилизации их движения.Однако,получая стабилизацию тело отклоняется от своей естественной траектории движения. Это отклонение может быть непостоянным и менять свое направление действия. Поэтому возникает необходимость.в этих случаях уметь расчитывать как направление, так и величину этого отклонения или знать средства его уменьшения.
Одной из особенностей движения вращающихся тел является их взаимодействие с реальным вязким газом, в результате чего образуется несимметрия течения относительно плоскости угла атаки и возникает ненулевая сила, перпендикулярная этой плоскости. Эффект возникновения этой силы носит название эффект Магнуса,а сама сила - сила Магнуса, названная в честь немецкого ученого, который в 1853 году исследовал обтекание вращающегося цилиндра и впервые дал разумное объяснение причинам ее возникновения.
Выполненные в диссертации исследования являются актуальными как
в связи с потребностями инженерной практики по улучшению известных и созданию новых методик прогнозирования силы Магнуса на удлиненных вращающихся телах, так и в связи с фундаментальной проблемой углубления знаний в классической задаче об обтекании вращающегося цилиндра.
Цель работы. Основной целью.работы являлось изучение физических процессов, происходящих при обтекании вращающихся тел,выявление наиболее существенных из них для тех ели иных режимов обтекания, а также учет этих основных факторов при моделировании обтекания вращающихся тел в широком диапазоне изменения углов атаки.
Научная новизна. Проведена одна из немногих экспериментальных работ по определению давления на движущейся поверхности. Впервые получены результы измерения давления на вращающемся теле в интервале критических чисел Бейнольдса и в зависимости от величины начальной степени турбулентности набегающего штока. Расширено представление об особенностях поведения силы Магнуса в критических режимах.
Приводится решение задачи об обтекании вращающихся тел в рамках приближенного моделирования в широком диапазоне углов атаки. Для небольших углов атаки дано обобщение известной модели на случай широкого класса осесимметричных тел и конкретно вычислена сила Магнуса.В случае больших углов атаки разработан приближенный математический аппарат для расчета аэродинамических коэффициентов нормальной и боковой сил для вращающихся и невращающихся осесимметричных тел.
Апробация работы. Материал диссертации был изложен и обсужден на следующих семинарах и конференция:
-
Семинаре "Газовая динамика". НИИ механики МГУ. Руководитель семинара акад. РАН Черный Г.Г.
-
Семинаре "Газовая и волновая динамикэ,'.Механико - математический факультет МГУ. Руководитель семинара акад. РАН Шемякин Е.И.
-
Семинаре по аэродинамике. Академия им. Н.Е.Жуковского.
-
iv Всесоюзном совещании "Современные проблемы аэрогидродинамики". Г.Жданов.1988 г.
-
Всесоюзной школе - семинаре "Современные проблемы механики жидкости".Г.Иркутск. 1990 г.
-
Международной конференции "Задачи со свободными границами в механике сплошной среды".Г.Новосибирск.1991 г.
Объем работы. Диссертация состоит из введения,трех глав, заключения, списка используемой литературы, содержащей 164 наимештания и приложений. Диссертация содержит 179 страниц текста, из которых 56 занимают рисунки и графики.