Определение рациональных аэродинамических характеристик и условий пассивной стабилизации подвижного зонда в закрученном, ограниченно-пространственном дозвуковом потоке газа

• Автор: Стрижак, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Анализ исследований физического и математического моделирования процессов турбулентного отрывного обтекания тел вращения с дисковыми надстройками

1.1. Анализ устойчивости исследуемого тела в потоке

1.2. Экспериментальные исследования влияния геометрии тела

и дисковых надстроек на структуру обтекания

1.3. Методы определения АДХ

1.4. Понятие об устойчивости и управляемости аппарата-зонда

1.5. Особенности аэродинамики плохообтекаемых тел

1.6. Численное моделирования процессов дозвукового
отрывного обтекания
1.7. Движение тела в атмосфере и динамика тела на тросе
1.8. Цели и задачи исследования
Выводы к главе
Глава 2. Экспериментальные исследования обтекания тел вращения с дисковыми надстройками
2.1. Методика проведения эксперимента
2.2. Вертикальная установка
2.3. Аэродинамическая труба Т
2.4. Установка свободных колебаний
2.5. Экспериментальные модели и весовой эксперимент
2.6. Визуализационный эксперимент
2.7. Установка «винт-кольцо»
2.8. Осреднение скорости неравномерного потока
2.9. Поправка на АДХ с учетом загромождения потока
2.10. Эксперимент в вертикальной прозрачной установке
2.11. Анализ точности измерений

2.12. Достоверность полученных результатов
Выводы к главе
Глава 3. Метод расчета параметров обтекания тел
вращения несжимаемым потоком газа
3.1. Пакетные технологии
3.2. Математическая модель и метод конечного объема
3.3. Обзор методов дискретизации
3.4. Пакет OpenFOAM
3.5. Основные классы в OpenFOAM
3.6. Дискретизация уравнений в OpenFOAM
3.7. Граничные условия в OpenFOAM
3.8. Методы решения СЛАУ в OpenFOAM
3.9. Модели турбулентности
3.10. Алгоритм для решения уравнения для давления
3.11. Препроцессор Salome
3.12. Постпроцессор Paraview
3.13. Тестовый расчет. Обратный уступ
3.14. Тестовый расчет. Цилиндр
Выводы к главе
Глава 4. Анализ результатов исследований обтекания стабилизирующих устройств зонда
4.1. Постановка задачи
4.2. Цилиндр с одним диском
4.3. Цилиндр с двумя дисками
4.4. Параметрические исследования. Влияние геометрических параметров модели на АДХ
4.5. Влияние закрутки потока на АДХ
4.6. Моделирование процесса теплообмена на поверхности зонда
4.7. Расчет обтекания модели комплекса «Сканлайнср»

4.8. Вклад стабилизирующих устройств в интегральные АДХ
4.9. АДХ, определяющие продольную и боковую устойчивость
4.10. Влияние геометрических характеристик зонда на параметры
течения в ближнем следе
Выводы к главе
Основные выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
П. 1. Модель свободных колебаний зонда
П.2. Модель колебаний зонда на тросе
П.З. Результаты расчета
П.4. Текст программы
Выводы к Приложению

давления с частотой отрыва вихрей достигается при а =5°, и она примерно на 35% больше амплитуды давлений при а =0
4. Минимальная амплитуда давлений с частотой отрыва вихрей вблизи передней грани наблюдается при а =34°, вероятно, в результате сокращения величины отрыва вследствие замыкания ее на грани;
5. Амплитуда давления с низкой частотой/2 связана, по мнению авторов работы, с результатами пространственного обтекания и пульсаций давлений при нестационарном присоединении оторвавшегося потока к грани цилиндра;
6. При испытаниях безразмерный коэффициент нестационарной составляющей давления, изменяющейся с частотой отрыва вихрей, колеблется в пределах р! =0.25+0.60. При этом максимальная величина р, соответствует а=Ю°, а минимальная - а =13.2°.
Сведения о числах Струхаля. Исследования вибрации плохообтекаемых цилиндров с поперечными сечениями, имеющими фиксированные точки отрыва, показали, что практически всегда основными условиями возникновения колебаний цилиндров любого вида являются резонансные условия для АГС, образованные при отрыве вихрей. Особенно это четко наблюдается, когда внутренние сопротивления колебаниям невелики, что соответствует большинству реальных конструкций. Следовательно, для определения условий возникновения колебаний необходимо, прежде всего, знать для конструкции число Струхаля, определяющее частоту АГС. У одних цилиндров, например, у цилиндров с прямоугольным сечением, при Со/Ьа>1 возникающие резонансные колебания от АГС, образованных при отрыве вихрей, перерастают с увеличением скорости в галопирующие колебания. У других цилиндров, например, у цилиндров С прямоугольным сечением при С(/Ьо<1 и у цилиндров с полукруглым сечением, возможны колебания, аналогичные колебаниям цилиндров с круглым поперечным сечением.