Разработка методов повышения эффективности эксплуатации вертолета с противопожарным водосливным устройством на внешней подвеске

• Автор: Борисов, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Постановка задачи. Физическая модель процесса распыления

частиц с устройства на внешней подвеске вертолета.

1.1. Поток от несущего винта

1.2. Восходящий поток от очага пожара и турбулентность атмосферы

1.3. Слив жидкости

1.4. Колебания контейнера на внешней подвеске вертолета.

1.5. Выводы по главе 1

Глава 2. Математическая модель. Метод расчета.

2.1. Основные уравнения модели газа с каплями тракторная модель

2.2. Сила аэродинамического сопротивления.
2.3. Сила Архимеда плавучести или учет неравномерного давления
в потоке на движение капель.
2.4. Об учете ускоренного движения капли.
2.5. Основные уравнения модели газа и жидкости со свободной поверхностью
2.6. Модель турбулентной атмосферы
2.7. Метод расчета метод потоков реализован в пакете 1оуУ8оп.
2.8. Выводы но главе 2
Глава 3. Моделирование индуктивного потока от несущего впита, поля скоростей вокруг вертолета и контейнера на внешней подвеске, восходящего потока от очага пожара, слива жидкости струей.
3.1. Моделирование индуктивного потока от несущего винта, ноля скоростей вокруг вертолега и контейнера на внешней подвеске.
3.2. Моделирование колебаний контейнера на внешней подвеске.
3.3. Моделирование восходящего порока от очага пожара.
3.4. Моделирование слива жидкости струей
3.5. Выводы по главе 3
Глава 4. Моделирование слива жидкости из водосливного устройства ВСУ на
внешней подвеске вертолета
4.1. Моделирование слива воды из ВОП3 па внешней подвеске вертолета Ка через распылители
4.2. Моделирование слива воды из ВОП3 на внешней подвеске вертолета Ка
из большого отверстия на очаг пожара
Заключение
Условные обозначения
Список использованных источников


В настоящее время успех разработки и применения таких систем зависит исключительно от накопленного экспериментального материала. Это значительно повышает цену инженерной ошибки при проектировании, так как летный эксперимент дорог и не охватывает наиболее экстремальные ситуации, которые могут произойти при эксплуатации противопожарного воздушного судна (ВС) //. В связи с этим представляет интерес численный эксперимент, который дешевле и безопаснее натурного. Основная информация о применении вертолетов при тушении пожара содержится в инструкциях соответствующих министерств (МЧС, Минлесхоз и др. Теоретические работы связаны с моделированием отдельных явлений (поток от НВ вертолета, движение термина и восходящий поток, колебания груза на ВП и т. Однако комплексный учет этих и других факторов проводится при весьма существенном упрощении задачи. Это связано с большим размером расчетной области, разномасшгабностыо объектов (вертолет, лопасть НВ, капля жидкости) и, как следствие, необходимостью использовать значительные вычислительные мощности и уникальные программные коды при обычном подходе к задаче. Таким образом, работы по численному моделированию процесса доставки жидкости в зону пожара с учетом всех перечисленных выше факторов в специальной литературе не встречаются. Под эффективностью здесь понимается отношение тушащей жидкости, попавшей в очаг пожара, к общему количеству сброшенной жидкости (в соответствии со //). Цель работы. Определить с помощью вычислительного эксперимента наиболее существенные факторы, влияющие на эффективность тушения пожара при использовании вертолета, предложить методику моделирования такого процесса, как сброс жидкости из устройства на ВП вертолета. Задачи исследования. ВСУ 2 ) при тушении пожара (методы совершенствования ВСУ, тактика и технология применения вертолета с ВСУ на ВП). Для решения этих задач необходимы понимание физических процессов, проходящих в потоке, и надежная ММ течения. Методы исследования. В работе используется метод численного моделирования. Анализ, проведенный в работах /,,,/ позволяет выделить несколько способов моделирования. Здесь и далее под ВСУ понимается не только линейка противопожарных устройств конкретных производителей, но и любое устройство для слива жидкости. Последний подход хорошо зарекомендовал себя при решении задач, связанных с движением многофазных потоков в каналах, однако он не позволяет правильно отследить траектории групп капель при их пересечении. Также при этом подходе возникает проблема с выделением зон, свободных от капель (требуется строить предельные траектории //). Второй подход применяется ;щя оценки общих (интегральных) характеристик потока. Однако в случае сильно неравновесного взаимодействия газа и жидкости или при значительных искривлениях линий тока (траекторий) при таком подходе весьма проблематично учесть все особенности течения (например, свободные от капель зоны), то есть велика погрешность в определении локальных характеристик течения и могут теряться интересные физические эффекты. Здесь также существует проблема определения вязкости, теплоемкости и других характеристик смеси. В настоящем исследовании был выбран первый подход, как наиболее удобный при численном моделировании. У этого подхода можно отметить следующий недостаток: для экономии вычислительных ресурсов траектории больших фуип капель полагаются одинаковыми, что не позволяет учесть столкновение капель внутри группы и, следовательно, дополнительный разброс (гак называемая «псевдотурбулснтность»). Для решения системы уравнений ММ был взят метод конечного объема, реализованный в коммерческом пакете прикладных программ Р1оуУЫоп, который разработан и поддерживается фирмой «Тесис» (Москва) //. Эго вызвано способностью метода расчитывать вес поле течения без выделения особенностей и подходящими возможностями при задании граничных условий и наличии движущихся тел. Рассмотрим подходы к моделированию отдельных составляющих задачи. Получение потока от НВ - известная задача, решение которой можно найти во множестве работ. Наиболее простой подход - дисковая теория НВ /,.