Задача - аэродинамика
Cтраница 3
 |
Снижение теплового потока в зависимости от каталитичности. [31] |
Модели с эффективными коэффициентами каталитической активности не позволяют корректно учесть влияние каталитических свойств поверхности в широком диапазоне изменения параметров обтекания и описать теплообмен по всей длине космического аппарата и на всей его траектории входа. Объясняется это тем, что использование брутто реакций и эффективных коэффициентов каталитической активности, ограничено условиями, близкими к тем, в которых они получены. В то время, как в задачах гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена параметры потока у поверхности изменяются вдоль траектории и их величины могут существенно отличаться от тех, при которых верны эмпирические выражения для суммарных скоростей образования компонентов на поверхности. Все это затрудняет прогнозирование теплообмена на современных теплозащитных покрытиях космических аппаратов и приводит к необходимости рассмотрения детального механизма гетерогенных каталитических реакций на поверхности, состоящего из последовательности элементарных стадий. [32]
Задачей аэродинамики является изучение аэродинамических сил и моментов при заданном движении летательного аппарата в атмосфере. Величина скоростного напора считается известной. Поэтому после выбора характерной площади и длины задача аэродинамики сводится к задаче изучения соответствующих аэродинамических коэффициентов. [33]
Введем, кроме того, предположение, что объемные силы имеют потенциал. Так как в качестве объемных сил в задачах аэродинамики фигурируют обычно лишь силы тяжести, то это предположение соответствует действительности. [34]
Автор считает своим долгом выразить благодарность В. В. Козлову за многолетнее плодотворное научное сотрудничество и полезные советы. Признательность автора также адресована С. П. Бардаханову, Н. М. Бычкову, Ю. С. Качанову, С. Н. Яковенко, совместно с которыми проводились исследования в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Автор выражает благодарность М. А. Березину за сотрудничество и предоставленную возможность проведения исследований в специализированной для задач архитектурно-строительной аэродинамики аэродинамической трубе 3 - AT-175 / 3, а также А. А. Кураеву - за поддержку исследований автора на кафедре аэрогидродинамики и А. С. Носкову на кафедре инженерных проблем экологии Новосибирского государственного технического университета. [35]
Отлично владея методами математического анализа и будучи аналитиком по складу своего творческого мышления, Чаплыгин предугадал в ряде работ последующее развитие технической аэродинамики. Ему принадлежат замечательные исследования по теории механизированного крыла ( крыла с предкрылком, крыла со щитком), актуальность которых выяснилась лет через 15 - 20 после их опубликования. Еще в 1903 г. Чаплыгин создал метод изучения движения газов при больших дозвуковых скоростях, заложив основы плодотворного исследования широкого класса задач аэродинамики больших скоростей. В научно-технической литературе эта работа получила всеобщее признание лишь в 1935 г. Чаплыгин развил теорию профиля крыла самолета, указав на плодотворность применения к этим задачам методов теории функций комплексного переменного. Он является зачинателем нового раздела аэродинамики - теории крыла при ускоренных и замедленных движениях. Чаплыгин разработал оригинальную теорию решетчатого ( или разрезного) крыла, нашедшую сейчас широкие применения в расчетах турбомашин. [36]
Отлично владея методами математического анализа и будучи аналитиком по складу творческого мышления, Чаплыгин предугадал в ряде работ последующее развитие технической аэродинамики. Ему принадлежат замечательные исследования по теории механизированного крыла ( крыла с предкрылком, крыла со щитком), актуальность которых выяснилась лет через 15 - 20 после их опубликования. Еще в 1904 г. Чаплыгин создал метод изучения движения газов при больших дозвуковых скоростях, заложив основы плодотворного исследования широкого класса задач аэродинамики больших скоростей. В научно-технической литературе эта работа получила всеобщее признание лишь в 1935 г. Чаплыгин развил теорию профиля крыла самолета, указав на плодотворность применения к этим задачам методов теории функций комплексного переменного. Он является зачинателем нового раздела аэродинамики - теории крыла при ускоренных и замедленных движениях. Чаплыгин разработал оригинальную теорию решетчатого крыла, нашедшую сейчас широкие применения в расчетах тур-бомашин. [37]
Задачи газовой динамики встречаются в самых разных областях науки и техники. Поэтому создание специальных программных средств, ориентированных на решение определенных классов аэродинамических задач, в настоящее время весьма актуально. Автоматизация расчета таких задач позволяет уменьшить параллелизм в создании программного продукта, улучшить его качество, облегчить общение пользователя с ЭВМ, ускорить создание программ для решения на ЭВМ задач аэродинамики. В нашей стране для различных областей математической физики на основе современных численных методик созданы библиотеки программ. [38]
При производстве самолетов обычно получаются отклонения их внешних форм и размеров от теоретических форм и размеров. Это является результатом погрешностей при изготовлении деталей и узлов, погрешностей сборочных приспособлений, погрешностей при отделке и окраске. Кроме того, при поточном или серийнсм производстве самолет обычно несколько отличается по своим внешним формам и отделке от опытного образца. Задачей аэродинамики является здесь установление допустимых отклонений для размеров, формы и состояния поверхности как отдельных частей, так и летательного аппарата в целом. Установление этих допустимых при производстве отклонений приобретает особое значение в последнее время в связи с тем, что при больших скоростях полета даже незначительная шероховатость поверхности или изменение формы крыла может повлечь за собою существенное снижение скорости или других летных данных выпускаемого самолета. [39]
Наличие местных сверхзвуковых ( гиперболических) зон, заканчивающихся почти всегда ударными волнами, не позволяет вводить к. В то же время эти задачи обладают главным недостатком уравнений эллиптич. Для решения задач трансзвуковой аэродинамики наиболее подходящим является метод установления, заключающийся в том, что решается нестационарная аэро-динамич. Метод этот весьма трудоемкий, но по мере роста эффективности ЭВМ он становится практически вполне осуществимым. [40]
Современные представления о необходимой степени равномерности потока в рабочей части сверхзвуковой аэродинамической трубы определяют максимальную величину отклонений числа Маха от среднего значения в долях процента. Важным фактором, характеризующим качество потока, является также спектральная характеристика неравномерности: ясно, что в соплах аэродинамических труб наиболее нежелательны возмущения с длиной волны порядка характерного размера модели. Эти условия и определяют высокие требования к точности расчетов: она должна превосходить возможности металлообработки. Следует заметить, что в настоящее время в большинстве трубных сопел неравномерность потока по числу М не меньше Ь ( 1 - 2) %, а точность расчетов Ь ( 1 - 3) % в задачах внешней аэродинамики все еще считается удовлетворительной. Таким образом, точность расчета сопел должна значительно превышать точность расчета других задач аэродинамики и находится, фактически, на грани возможностей современной вычислительной техники. При этом весьма важно также знать, в каких местах расчетной области происходит концентрация вычислительной погрешности. Таким местом, несомненно, является область трансзвуковых скоростей, поэтому точность профилирования должна быть выше всего именно в окрестности критического сечения сопла. [41]
До сих пор мы предполагали движение установившимся, поэтому полученные результаты относятся к прямолинейному и равномерному перемещению крыла. Если же скорость не сохраняет своего направления и не равномерна, или если движение носит более общий характер, представляя собой, например, поступательный перенос, сопровождающийся поворотом, то течение окружающей жидкости не будет установившимся. Этот более общий вид движения не представляет трудностей для исследователя, по крайней мере в случае плоской задачи, и соответствующие решения даны в наших предыдущих работах [2] и [3], где мы специально и с достаточной полнотой изучали поступательное движение, сопровождающееся вращением. Но решения, которые мы там получили, относились исключительно к однозначному потенциалу, многозначный же член, обусловленный циркуляцией, который мы прибавляли К общему результату, рассматривался нами как не изменяющийся в зависимости от времени, согласно закону циркуляции Кельвина. Однако это предположение недопустимо в некоторых задачах аэродинамики, например, когда рассматривается изменение течения вокруг крыла, начинающего движение из состояния покоя, при изучении движения вокруг машущих крыльев, полета птиц и других явлений, где объяснение подъемной силы ипропуль-сивного эффекта основано на существовании циркуляции и ее изменении. [42]
Учебник содержит систематическое изложение основ современной газовой динамики. Физическое моделирование исходит из рассмотрения достаточно общей модели - многокомпонентной смеси химически реагирующих идеальных газов. Модели, используемые в различных приложениях газовой динамики, получаются как частные случаи. Движение газа моделируется на основе уравнений баланса, а состояние - на основе принципа локального термодинамического равновесия для конечного числа подсистем, составляющих газовую среду. Рассматриваются одномерные стационарные и нестационарные течения, двумерные стационарные течения и задачи внешней аэродинамики, включая аэродинамические задачи космических спускаемых аппаратов. Практически во всех разделах анализируются проблемы релаксационной газовой динамики и демонстрируются физические эффекты, полученные в этом анализе. [43]
Первый путь основан на известном теоретическом положении Мо-нина - Обухова, что пограничный слой, нарастающий естественным образом над длинной шероховатой плоскостью, является достаточно хорошей моделью приземного пограничного слоя. Первая аэродинамическая труба с длинной рабочей частью была сконструирована Дж. Сермаком и построена в Университете штата Колорадо в США в 1963 году [ Сермак Дж. За рубежом в настоящее время эксплуатируется свыше 100 труб такого типа. Основное достоинство этих установок - возможность моделирования условий с различной температурной стратификацией, что позволяет решать широкий круг задач промышленной аэродинамики, метеорологии и экологии. Кроме того, в таких трубах, на расстоянии порядка 10 м от входа в рабочую часть, удается создать стационарный пограничный слой с постоянными в плоскости течения турбулентными характеристиками. [44]
При проектировании летательного аппарата возникает, во-первых, задача выбора внешних форм летательного аппарата и его частей. Было бы неправильно представлять себе, что для всех случаев существует наилучшая, так сказать идеальная, форма крыла, фюзеляжа и других частей самолета. На самом деле каждой скорости, грузоподъемности или другому условию, предъявляемому к самолету, отвечает своя, наилучшая с аэродинамической точки зрения, внешняя форма. Так, например, транспортный, тихоходный самолет должен иметь сравнительно толстые крылья, тогда как скоростному необходимы тонкие. Даже внешний вид удобообтекаемой формы изменяется при изменении скорости полета: для малых скоростей она закругленная спереди, для больших ( сверхзвуковых) - заостренная. Задачей аэродинамики при проектировании является выбор наилучших внешних форм летательного аппарата, соответственно техническим условиям, предъявляемым проектируемому объекту. [45]
Страницы: 1 2 3