Численное моделирование обтекания моделей пассажирских самолетов в условиях ограниченного пространства и влияния элементов конструкции аэродинамической трубы

• Автор: Курсаков, Иннокентий Александрович
• Шифр специальности: 05.07.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Жуковский
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Описание численного метода. Тестовые расчеты

1.1 Базовые уравнения

1.1.1 Общая формулировка законов сохранения и численной схемы

1.1.2. Система уравнений Рейнольдса и ее замыкание

1.2 Аппроксимация системы уравнений Рейнольдса

1.2.1 Конвективные члены схемы

1.2.2 Диффузионные потоки схемы

1.2.3 Источяиковые члены схемы

1.3 Реализация многосеточного подхода

1.4 Особенности организации параллельных вычислений
1.5 Валидация численного метода
1.5.1 Тело вращения на хвостовой державке
1.5.2 Обтекание компоновки крыло-фюзеляж-мотогондола
1.5.3 Сверхзвуковое обтекание оживального тела под углом атаки
Глава 2 Особенности моделирования нестандартных режимов работы силовой установки самолета в аэродинамической трубе с открытой рабочей частью
2.1 Особенности испытаний «реверсной» модели в АДТ Т-104 ЦАГИ
2.2 Математическая модель аэродинамической трубы с открытой рабочей частью и стендом для исследования реверса тяги двигателя самолета
2.3 Моделирование течения в рабочей части АДТ Т-
2.4 Влияние пилона на эффект попадания реверсных струй в двигатель самолета
2.5 Влияние «бегущей дорожки» на эффект попадания реверсных струй в двигатель самолета
Глава 3 Влияние поддерживающих устройств различных типов на результаты испытаний моделей в аэродинамических трубах

3.1 Экспериментальная методика определения влияния поддерживающих
устройств
3.2 Особенности построения математической модели для задачи учета
влияния поддерживающих устройств
3.2.1 Выбор оптимальной топологии расчетной сетки
3.2.2 Физические особенности течения в узле стыковки модели и
хвостовой державки
3.3 Определение влияния килевой державки
3.4 Выбор формы килевой державки
Выводы
Список литературы
Приложение
Обозначения и сокращения
/ - время
х,у,г - декартовы координаты р - плотность
V = {и, V, и1) - вектор скорости р - статическое давление
Т - температура
Е - полная энергия единицы массы газа
М - число Маха
с - скорость звука
у -1.4 - отношение теплоемкостей для воздуха ттж
К ~ 287.065---- - газовая постоянная для воздуха

<2 - параметр, пропорциональный характерной величине пульсаций
скорости
ш - параметр, пропорциональный характерной частоте турбулентных
пульсаций
р - динамический коэффициент молекулярной вязкости
- элемент тензора вязких напряжений
- поток тепла вдоль оси хк за счет теплопроводности
СР - теплоемкость единицы массы газа при постоянном давлении
/ит - динамический коэффициент турбулентной вязкости
л,. - элемент тензора напряжений Рейнольдса
а к ~ турбулентный поток тепла вдоль оси хк
Ь - длина
г - величина шага по времени
к - шаг сетки (в одномерных задачах)

вызывает идеологических проблем, так как (д — со)-модель является также приближенной. Существенным преимуществом является то, что обращение
матрицы К =

производится аналитически. Следовательно, пропадает
дР Лм
необходимость в затратном итерационном процессе. Сначала по новым значениям коэффициентов Ад, Вд, Аш, Вш пересчитываются формулы

К+и2^+вГ2+сУ
Б {со)" =рл -к+ш +В:;и2со" +Сш(со"Г].
А после этого вычисляются величины ЙЯ5, ~в{ч)" ~ АР{д)"+1/2 /V и РЖ, = />(«)" — Ар{<х>унп IV. Наконец, значения рпЛ ■ #',+1 и р"н ■ со"+1 рассчитываются без малейших затруднений:
рпН • д"+1 = р" ■ д" + — • [а22 • ШБ, - а,, • ДНУ,} беї
рп+1 ■ соп+1 = р" • аз" +—■ «п • ДНУ,, беї
собственные числа матрицы Ы равны
А’>+1'

(со")
■ д" , беї = ап ■ сг22, а
і Я ! пн+1/2 > л ,« о о«+1/2 і '->/"» и+1/2 л
Л Т~ + ВЧ +сі'<° ’ А-вю +2СЮ -со .

Договоримся, что матрица К вычисляется на слое и, а не на слое (и + 1/2). Это упрощает задачу без потери точности. Что касается коэффициентов Ад, В(], Аш, Вш, то для них такое упрощение не работает. Расчет
надо вести точнее и приходится рассматривать промежуточный временной слой. Тем не менее, делается предположение о том, что рассматриваемые коэффициенты слабо меняются. Другими словами, в течение шага по времени