Программный комплекс UNSS, ориентированный на решение задач внешней дозвуковой аэродинамики летательных аппаратов

• Автор: Иванов, Константин Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 93 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1. Актуальность.

1.2. Цели и задачи

Глава 2. Физикоматематическая постановка

2.1. Основные уравнения сохранения

2.2. Граничные и начальные условия

Глава 3. Численный метод

3.1. Получение дискретного аналога уравнения конвекциидиффузии

3.2. Алгоритм связки скоростьдавление

3.3. Реализация модели турбулентности
3.4. Особенности программной реализации численного метода.
Глава 4. Численный метод
4.1. Тестовые задачи
4.2. Тестирование схемы дискретизации конвективных потоков
4.3. Тестирование алгоритма связки скоростьдавление
4.4. Тестирование численного метода и программного комплекса
Глава 5. Опыт использования в прикладных аэродинамических
исследованиях
5.1. Исследование компоновки самолетаамфибии Бе0
5.2. Анализ результатов.
Заключение
Литература


Определяющие уравнения ньютоновской гидроаэродинамики -нестационарные уравнения Навье-Стокса - известны уже 0 лет и даже более. Однако разработка укороченных форм этих уравнений по-прежнему остается областью активных исследований, также как и проблема замыкания осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, применяемых в теории турбулентности. В области неньютоновской гидроаэродинамики уровень описания химически реагирующих потоков и двухфазных течений, пока что не является столь высоким. Экспериментальная гидроаэродинамика сыграла важную роль при проверке справедливости выведенных зависимостей и установлений пределов пригодности различных приближений в определяющих уравнениях. Аэродинамическая труба (АДТ), применяемая как оборудование для проведения физического эксперимента, является эффективным средством моделирования реальных течений. Традиционно АДТ сыграла роль альтернативы натурным измерениям, позволившей снизить временные и материальные затраты. В процессе проектирования конструкций, геометрия которых напрямую связана с характером поведения потока жидкости или газа, например, при проектировании самолета, натурные измерения не оправдывают себя экономически. Устойчивое повышение скорости существующих ЭВМ и объема их памяти, начавшиеся в -х годах, привело к возникновению вычислительной гидроаэродинамики (ВГАД). Эта ветвь гидроаэродинамики дополняет ее экспериментальную и теоретическую ветви, представляя собой альтернативное экономически эффективное средство моделирования реальных течений. ВГАД предоставляет возможности численного моделирования таких явлений, экспериментальное моделирование которых крайне сложно и дорогостояще, а зачастую вообще технически невозможно. Рейнольдса, которые оказываются обычно на один или два порядка меньше величины натурных чисел. Еще одно преимущество вычислительной гидроаэродинамики состоит в том, что при желании можно отбросить те или иные члены определяющих уравнений. Тем самым, открывается путь к опробации новых теоретических моделей. Появление более эффективных ЭВМ стимулировало интерес к ВГАД. В результате ВГАД стало к настоящему времени наиболее предпочтительным средством проверки качества разработок в авиационной промышленности, в промышленности турбодвигателей и, в несколько меньшей степени автомобильной промышленности. Глава 1. За последнее десятилетие численный эксперимент в газовой динамике как инструмент решения научно-технических задач получил широкое развитие [1], [2]. В зарубежной терминологии эти исследования именуются CFD (Computational Fluid Dynamics) Solutions. На качественно новый уровень вышли и численные методы, лежащие в основе численного эксперимента. Такой прогресс стимулирован растущими потребностями в решении прикладных задач в машиностроении и теоретических исследованиях в механике жидкости и газа и стал возможен благодаря высокой производительности современной вычислительной техники. Здесь, под численным экспериментом понимается расчет поля течения, который сводится к численному решению уравнений Навье-Стокса, осреднениых по Рейнольдсу [2] ,[3]. Потребность современной авиаиндустрии в повышении качественного уровня аэродинамических исследований явилась причиной внедрения численного эксперимента в процесс аэродинамического проектирования. Как показывает мировая практика, доля численных расчетов в аэродинамическом проектировании неуклонно растет [5], [6], [7]. Такая тенденция связана не только с экономическими соображениями, но и с рядом достоинств численного эксперимента, которые отсутствуют в эксперименте в АДТ. Среди них, следует отметить, возможность исследований компоновок летательных аппаратов при натурных числах Рейнольдса, возможность моделирования струй двигателя, идеализация постановки задачи и «богатые» информацией результаты расчетов полей течений. Применение численного эксперимента в процессе аэродинамического проектирования позволяет избежать большинства проблем еще до «воплощения в металл» летательного аппарата, в то время, как при использовании классических подходов, эти проблемы решались после их выявления в процессе летных испытаний.