Анализ влияния вихревых воздействий на аэродинамические управляющие и стабилизирующие поверхности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Краткие сообщения

Повх Викггор Иванович - Южный региональный информационно-аналетический центр; e-mail: [email protected]; г. Ростов-на-Дону, ул. Красноармейская, 200; тел.: 88632638098; директор.

Shlyakhova Ludmila Alekseevna - Rostov State Transport University; e-mail: [email protected]; 2, Narodnogo Opolchenya sq., Rostov-on-Don, 344038, Russia; phone: +78632960696; the department of theoretical bases electrical engineers; cand. of phys.-math. sc.; associate professor.

Povkh Victor Ivanobich - South Regional Information & Analytical Centre; e-mail: [email protected]; 200, Krasnoarmeyskay street, Rostov-on-Don, Russia; phone: +7862638098; director.

УДК 533.6.011

A.C. Епихин, B.T. Калугин

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВИХРЕВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ И СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ

ПОВЕРХНОСТИ

Рассматривается влияние вихревых воздействий на аэродинамические управляющие и стабилизирующие поверхности. Для моделирования обтекания использовался открытый пакет OpenFOAM. Были рассмотрены тестовые модельные задачи обтекания. Определены минимальные требования к сетке. Выполнен расчет и проведена оценка возмущающегося воздействия тормозного щитка на киль летательного аппарата. Предложен вариант тормозного щитка с перфорацией для снижения динамических нагрузок

Вихревые воздействия; открытый пакет OpenFOAM; модель турбулентности LES; требования к сетке; тормозной щиток; киль; поперечная сила; перфорация.

A.S. Epikhin, V.T. Kalugin

ANALYSIS OF INFLUENCE VORTICAL IMPACTS TO AERODYNAMIC CONTROL AND STABILIZING SURFACES

Influence of vortical impacts to aerodynamic control and stabilizing surfaces has been examined in this work. Open source CFD software package OpenFOAM has been used for modeling flow. Test model problems of flow have been studied. Minimal requirements for the grid have been determined. Perturbing influence of airbrake to aircraft's fin has been calculated and evaluated. Variant of perforated airbrake for reduction dynamic loads has been proposed.

Vortex effects; open source CFD software package OpenFOAM; turbulence model LES; requirements to the grid; airbrake; fin; lateral force; perforation

Наиболее широко распространенным нестационарным явлением при обтекании летательных аппаратов или элементов технических устройств является образование вихрей за управляющими объектами. Цель данной работы: проведение анализа влияния вихревых воздействий на аэродинамические управляющие и ста.

серии тестовых расчетов на модельных задачах, а также осуществлено моделирование обтекания аэродинамических управляющих поверхностей, и их влияние на стабилизирующие органы управления летательного аппарата. Расчет проводился с использованием открытой интегрируемой платформы для численного моделирования задач механики сплошных сред - OpenFOAM, при поддержке программы «Университетский кластер».

Открытый пакет OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) исполь-

++.

механики сплошной среды. Этот пакет поставляется с растущим набором напи-, . -

.

Тематический выпуск

модель интегрирования дифференциальных уравнений в частных производных, основанная на методе конечного объема. В работе использовался решатель pisoFOAM. PisoFoam - решатель для нестационарного несжимаемого турбулентного потока, использующий алгоритм PISO. Модель турбулентности LES (моде).

Тестовыми модельными задачами обтекания являлись: а) цилиндрическое те, 20 ; ) , стороны 25 мм. Ширина каждого тела составляла 100 мм. Скорость набегающего потока 20 м/с. Угол атаки набегающего потока равен 0. Решение данных задач проводилось на структурированной и неструктурированной сетке. В ходе проведения данных расчетов были определены минимальные требования к сетке, минимальная величина ячеек, которые необходимы для корректной работы модели тур-LES. l/40,

l/20 - l/4, l - .

расчетов были получены вихревые структуры обтекания и значения аэродинами-.

данными работ [1, 2].

В соответствие с полученными ранее данными был выполнен расчет и проведена оценка возмущающегося воздействия тормозного щитка на киль летательного аппарата. Было установлено, что пульсации поперечной силы на киле, вызванные тормозным щитком, в 5 раз больше, чем пульсации силы при отсутствии тор. ,

-105 . -

ских нагрузок был предложен вариант тормозного щитка с перфорацией. Пульсации поперечной силы уменьшились на 25 % по сравнению с исходным вариантом

.

динамических нагрузок на киль путем различных вариантов перфорации тормоз.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Hoerner S.F. Fluid-dynamic drag. - Published by author, 1965. - 455 c.

2. Головкин M.A., Головкин BA. Вопросы вихревой гидромеханики. - М.: Физматлит, 2009. - 264 с.

Статью рекомендовал к опубликованию д.ф.-м.н. А.Е. Луцкий.

Калугин Владимир Тимофеевич - МГТУ им. Н.Э. Баумана; e-mail: [email protected], 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1; тел.: 84992636385; НУК СМ; декан; д.т.н.; .

l.iniMiii Андрей Сергеевич - e-mail: [email protected]; тел.: 89164515050; НУК СМ; студент.

Kalugin Vladimir Timofeevich - Bauman Moscow State Technical University (BMSTU); e-mail: [email protected], 2-nd Baumanskaya, 5, Moscow, 105005, Russia; phone: +74992636385; faculty of special machinery; dean of the faculty; dr. of eng. sc.; professor.

Epikhin Andrey Sergeyevich - e-mail: [email protected]; phone: +79164515050; faculty of special machinery; student.