Метод дискретных вихрей в задачах отрывного обтекания поверхностей изменяемой формы

• Автор: Ляскин, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Глава 1. Обзор современного состояния методов исследования отрывного обтекания несущих поверхностей
1.1 Экспериментальные исследования
1.2 Теоретические исследования
1.2.1 Аналитические методы
1.2.2 Численные методы
1.3 Цели и задачи исследования
Гпава 2. Метод дискретных вихрей
2.1 Формулировка задачи отрывного обтекания поверхностей изменяемой формы в рамках метода дискретных вихрей
2.2 Основные вихревые системы
2.2.1 Вихревой отрезок
2.2.2 Вихревая рамка
2.3 Определение аэродинамических нагрузок. Интеграл Коши-Лагранжа
Глава 3. Расчетная схема метода дискретных вихрей и вычислительная программа для исследования отрывного обтекания поверхностей изменяемой формы
3.1 Вихревая система поверхности
3.2 Учет деформаций поверхности
3.3 Расчет интенсивностей вихревых структур
3.4 Вспомогательные алгоритмы
3.5 Расчет аэродинамических нагрузок, сил и моментов
3.6 Описание вычислительной программы
Глава 4. Результаты исследований по методике расчета и тестовых расчетов
4.1 Исследования по методике расчетов
4.1.1 К выбору метода интегрирования уравнений движения точек вихревой пелены
4.1.2 Учет вихревых рамок носовой пелены, пересекающихся с несущей поверхностью
4.2 Тестовые расчеты
4.2.1 Неподвижное крыло
4.2.1.1 Плоское крыло малого удлинения
4.2.1.2 Полуцилиндрическое крыло
4.2.2 Подвижное крыло
4.2.2.1_Крыло малого удлинения, совершающее колебания по тангажу
4.2.2.2 Крыло большого удлинения, совершающее совместные колебания поперек потока и по тангажу (параллельно машущее
крыло) ;
Глава 5. Исследование аэродинамических характеристик волнообразно машущего крыла
5.1 Сравнение трех способов движения волнообразно машущего крыла
5.2 Интегральные характеристики волнообразно машущего крыла при первом способе движения
5.3 Влияние длины волны на тяговые характеристики волнообразно машущего крыла
Список литературы
Приложение. Акты о внедрении результатов работы
Отрывное обтекание несущих поверхностей, даже в случае постоянства их формы, является очень сложным явлением. Под отрывным в данной работе подразумевается обтекание с отрывом потока на всей или на части передней кромки поверхности. Подобного рода течения иногда называют «срывными», а в англоязычной литературе для таких явлений наряду с более общим термином “separation” используется термин “stall”. При этом в работе рассматриваются только поверхности с прямой передней кромкой нулевой или умеренной стреловидности (не более 45°), возникновение отрыва на которой приводит к сильной нестацио-нарности течения, связанной со сходом вихрей. Отрыв потока на передних кромках треугольных крыльев, имеющий в большинстве случаев стационарную природу, здесь не рассматривается.
В случае изменения формы поверхности картина ее обтекания существенно усложняется. В работе рассматриваются такие изменения формы, при которых деформации поверхности и скорости деформации нельзя считать малыми. Соответственно, подразумевается невозможность применения методов, основанных на разложении в ряд по малому параметру.
Исследование отрывного обтекания поверхностей изменяемой формы имеет несколько практических приложений. Первое связано с рассмотрением задач аэродинамики гибкого машущего крыла. Такого рода задачи стали актуальными в связи с созданием малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (микро-БПЛА) [72], в иностранной литературе называемых Micro Unmanned Aerial Vehicles (MUAV или pUAV). Это аппараты с размахом крыла не более 15 см и скоростью полета порядка 30 км/ч. Как показали исследования [192], для повышения эффективности подобных аппаратов целесообразно отойти от традици-