Автореферат (1025245), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Определение факта принадлежности к зоне видимости для каждогоэлемента дискретизации поверхностей, удаленных от начала отсчета (взаимное «загораживание» поверхностей), осуществляется при помощи алгоритмабросания лучей (ray casting). Для повышения эффективности алгоритма вычисление точки пересечения луча с поверхностью проводится аналитически,однако для некоторых поверхностей, где аналитическое решение затруднительно, используется метод Ньютона-Рафсона.4. Вычисление интегралов (3) в элементах, находящихся в зоне видимости, с применением метода Гаусса.Рис. 4.

Характер изменения коэффициентов осевой и нормальной сил отугла атаки 10Предложенный численный алгоритм применен в программном комплексе АэроЕФП, созданном в среде MATLAB и организованном в виде библиотеки классов, реализующих алгоритм вычисления интегралов для геометрических примитивов, а также управляющего модуля, отвечающего за определение области видимости и агрегацию результатов вычислений.Тестирование алгоритма и программы было проведено путем сравнения результатов с аналитическими выражениями коэффициентов для конусав замкнутой форме.

Далее алгоритм был применен к параметризированноймодели ВЭ со складками, представленной в виде нескольких примитивов(Рис. 5).Рис. 5. Конфигурация аэродинамической тени для модели ВЭ со складчатойкормовой частью в зависимости от угла атаки αПлощадь зоны аэродинамической тени изменяется сложным образом(Рис. 6). Наличие точки излома при значении ≈ 40° связано с изменениемхарактера видимости конической поверхности в головной части ВЭ.

Если ≤ 1 , то вся поверхность конуса является видимой, в противном случае видимым является только ее участок, причем его площадь зависит отны .Рис. 6. Изменение площади области аэродинамической видимостив зависимости от для модели ВЭ с = 611Результаты расчетов аэродинамических коэффициентов ВЭ с = 6 иамплитудой складки, равной 30% радиуса большего основания коническойчасти , полученные при помощи АэроЕФП, хорошо согласуются с аналогичными результатами, полученными при помощи гидродинамического решателя Flow Simulation (Рис. 7).

Причем время расчета Flow Simulation натри порядка превышало время расчета АэроЕФП.Разработанный программный комплекс позволяет проводить оценкувлияния геометрии элемента на аэродинамические коэффициенты, которыемогут быть использованы для определения траектории движения ВЭ к преграде или для выбора его рациональной конфигурации.Рис. 7. Сравнение результатов расчетов аэродинамических коэффициентовмодели ВЭ со складками при помощи АэроЕФП и Flow SimulationВ четвертой главе приведены результаты исследования влияния погрешностей облицовки на процесс формирования и аэродинамического обтекания ВЭ при помощи математических моделей, алгоритмов и программ,разработанных в диссертационной работе.Проведен численный анализ влияния несоосности внутренней и внешней поверхностей облицовки и неравномерности толщины облицовки КЗ накинематические и геометрические параметры ВЭ.Методом вычислительного эксперимента получены зависимости междуамплитудой неравномерности толщины облицовки и амплитудой сформированной складки для трех конфигураций профиля неравномерности толщиныоблицовки (Рис.

2). Исследованы особенности нескольких механизмов образования складок: неравномерности метаемой массы и неравномерности прихода ударной волны.Проведена оценка влияния суперпозиции несоосности и неравномерности толщины, провоцирующей образование складок, на кинематическиепараметры. Показано, что радиальная скорость, угол поворота и угловая ско12рость ВЭ линейно возрастают с увеличением амплитуды погрешности, приэтом осевая скорость остается неизменной. Показано (Рис. 8), что влияниенесоосности на кинематические параметры ВЭ усиливается при наличии неравномерности толщины облицовки.

С точки зрения практического применения это означает, что при создании огранки облицовки с целью образованияскладок требуется более точный контроль несоосности поверхностей облицовки. Полученные профили проекций указывают на наличие существенногоугла поворота ВЭ в результате наличия несоосности порядка 2% толщиныоблицовки. Установлено, что фазовый угол гармоники несоосности оказывает влияние на геометрию формируемого элемента.Рис.

8. Влияние суперпозиции гармоник погрешностей на угловуюскорость ω: I – несоосность; II – несоосность и неравномерность толщины(6 = /3, ̅6 = 0,03); III – несоосность и неравномерность толщины(6 = 0, ̅6 = 0,03); ▲×● – расчет; ––,---, … – регрессииПри расширении диапазона варьирования амплитуды погрешностейвыявлено наличие предельной величины погрешности, превышение которойприводит к нарушению режима формирования ВЭ. Вследствие критическогосостояния материала в процессе формирования, наиболее вероятным результатом наличия погрешностей значительной амплитуды является искажениеформы (Рис.

9) и разрушение ВЭ. Например, при ̅ = 0,05 и ̅6 = 0,03 напромежуточных этапах процесса формирования ВЭ наблюдается его изгиб,приводящий к разрушению. Увеличение величины несоосности или неравномерности толщины облицовки по отдельности также приводят к разрушению ВЭ во время формирования.13С помощью программного комплексаАэроЕФП проведен анализ аэродинамическихкоэффициентов ВЭ со складчатой кормовой частью при варьировании амплитуды складок. Дляудобства вычислений вводится параметр амплитуды складки , равный отношению между величиной амплитуды складки и радиуса большегооснования конической поверхности (Рис.

3).Начальная фаза 6-ой гармоники принималасьравной нулю.На основе геометрической модели ВЭ сшестью складками показано (Рис. 10), что привозрастании параметра амплитуды складок Рис. 9. Изгиб оси ВЭ при координата центра давления CP, отсчитываемаясуперпозиции гармоникот вершины ВЭ, увеличивается (особенно при200 < ≤ 600 ),улучшаябаллистическуюустойчивость элемента в полете, но при этом увеличивается осевое сопротивление, испытываемое ВЭ.Рис. 10. Влияние параметра амплитуды складок на аэродинамическиекоэффициенты ( = 6)14Основные результаты диссертационной работы1.

Разработанный комплекс математических моделей, алгоритмов ипрограмм создает основу для математического моделирования влияния малых возмущений технологической природы на процессы формирования и полета высокоскоростного элемента, полученного при ударно-волновом взаимодействии менисковой облицовки с продуктами детонации: предложена математическая модель, адекватно описывающая геометрию погрешностей менисковой облицовки. На основе модели разработаналгоритм, осуществляющий введение погрешностей в расчетную схему путем перемещения узлов конечно-элементной сетки в соответствии с заданными параметрами; разработан комплекс алгоритмов для определения кинематических игеометрических параметров формируемых тел. При этом совокупность конечных элементов, образующих тело и определяющих его параметры, определяется при помощи алгоритма, основанного на поиске пути в графе топологии сетки; разработана математическая модель определения коэффициентовсилового взаимодействия низкоплотной газовой среды с осесимметричнымтелом, движущимся с гиперзвуковой скоростью, основанная на разбиениинабегающего потока на две взаимно ортогональные составляющие; разработан алгоритм определения коэффициентов силового взаимодействия с автоматическим определением области аэродинамической видимости.

Алгоритм реализован в программном комплексе АэроЕФП, предназначенном для определения коэффициентов параметризированной моделиВЭ со складчатой кормовой частью.2. Применение комплекса математических моделей, алгоритмов и программ позволило: проанализировать влияние технологических возмущений на кинематические и геометрические параметры элемента, формируемого при высокоскоростном взаимодействии менисковой облицовки с продуктами детонации; оценить чувствительность к влиянию амплитуд и сдвигу фаз гармоник технологических возмущений облицовки на процесс формирования элемента под действием продуктов детонации; записать аналитические зависимости коэффициентов аэродинамических сил и положения центра давления цилиндроконического ВЭ в широкомдиапазоне угла атаки; повысить производительность расчетов примерно в 3 раза на стадииформирования и на 3 порядка на стадии полета высокоскоростного элементасо складчатой кормовой частью по сравнению с гидродинамическимирешателями.15Основные результаты диссертации отражены в работах:1.

Математическое обеспечение вероятностной оценки влияния технологических погрешностей на эффективность удлиненных поражающих элементов снарядоформирующих зарядов / Н.А. Асмоловский [и др.] // Обороннаятехника. 2009. №1–2. С. 49–53. (0,31 п.л./0,1 п.л.).2. Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д. Численное моделирование процессавзрывного формирования удлиненных поражающих элементов со складчатойкормовой частью // Ударные волны в конденсированных средах: труды IXМеждународной конференции.

СПб., 2010. С. 188–190. (0,15 п.л./0,12 п.л.).3. Влияние малых периодических возмущений конструктивных параметров снарядоформирующих зарядов на эффективность действия удлиненныхпоражающих элементов / Н.А. Асмоловский [и др.] // Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны: труды Международной конференции XIII Харитоновские тематические научные чтения.

Характеристики

Список файлов диссертации