Диссертация (1025494), страница 14
Текст из файла (страница 14)
РС №1: вихревые следы в выбранных сеченияхНа Рис. 4.12 показана эпюра абсолютных перемещений. Наибольшиеперемещения достигают значения 0,01 м.105Рис. 4.12. РС №1: эпюра перемещенийДля анализа влияния податливости конструкции на аэродинамическиенагрузки были построены спектры компонентов главных векторов сил 1 и 2 ,действующих на СК и РКН (Рис. 4.13) и спектры отклика конструкции.Рис. 4.13. РС №1: составляющие главных векторов сил ⃗F1 и ⃗F2106В дальнейшем, для показа спектров вынуждающих сил и спектров откликабыли введены следующие обозначения, представленные в Таблице 12.Таблица.
12.Условные обозначения№ рис.Наименование графикаОбозначения1.Синяя линия – спектр вынуждающейсилы (жесткая конструкция).2.Красная линия – спектрвынуждающей силы (упругаяконструкция).3.Прерывистая линия – числаСтрухаля.4.Сплошная черная линия –собственные частоты конструкции.1.Сплошная цветные линии осредненный спектр отклика узловпанелей2.Прерывистая линия – числаСтрухаля.3.Вертикальная сплошная линия –собственные частоты конструкции.Рис. 4.14,аСпектр продольнойсилы (1 )Рис. 4.14,бСпектр отклика СК привоздействии 1Рис. 4.14,вСпектр продольнойсилы (2 )Аналогично Рис.
4.14,аРис. 4.14,гСпектр отклика РКНпри воздействии 2Аналогично Рис. 4.14,бРис. 4.15,аСпектр поперечнойсилы (1 )Аналогично Рис. 4.14,аРис. 4.15,бСпектр отклика СК привоздействии 1Аналогично Рис. 4.14,бРис. 4.15,вСпектр поперечнойсилы (2 )Аналогично Рис. 4.14,аРис. 4.15,гСпектр отклика РКНпри воздействии 2Аналогично Рис. 4.14,б1077 3DbodyF00U .txt3DbodyF00 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.30.4Sh0.50.00.00.10.2а0.30.4Sh0.50.30.4Sh0.5б7 3DbodyF01U .txt3DbodyF01 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.3в0.4Sh0.50.00.00.10.2гРис. 4.14.
Спектры продольной силы и спектры отклика конструкции при⃗∞ =V⃗ 1 ): а – спектр силы FX1 , б – спектр отклика СК; в продольном обтекании (Vспектр силы FX2 , г – спектр отклика РКН1088 3DbodyF00U .txt3DbodyF00 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.30.4Sh0.50.00.00.10.2а0.30.4Sh0.50.30.4Sh0.5б8 3DbodyF01U .txt3DbodyF01 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.30.4вSh0.50.00.00.10.2гРис. 4.15. Спектры поперечной силы и спектры отклика конструкции при⃗ ∞ = ⃗V1 ): а – спектр силы FY1 , б – спектр отклика СК, в –продольном обтекании (Vспектр силы FY2 , г – спектр отклика РКНРасчетный случай №2В данном расчетном случае набегающий поток обтекал конструкциюпоперечно (Рис 4.9), то есть между двумя оболочками. Компоненты вектора⃗∞ = ⃗ 2 = {0,0; 20,0; 0,0} .скорости набегающего потока равны Рассматривался переходный режим длительностью = 20,0 с (1000 шаговинтегрирования). Вихревые следы в разных сечениях показаны на Рис.
4.16 (первоесечение в интервале от 3м до 7м, второе – с 11м до 14м, третье – с 19м до 22м,четвертое – с 26м до 29м). Точками на рисунках показаны маркеры ВЭ. В следе заобтекаемой конструкцией в конце расчета находилось около 60000 ВЭ. Как и впредыдущем случае ВЭ, находящиеся на большом удалении от тел, исключалисьиз расчета.109Рис. 4.16. РС №2: вихревые следы в выбранных сеченияхНа Рис. 4.17 показана эпюра абсолютных перемещений. Наибольшиеперемещения достигают значения 0,025 м.110Рис.
4.17. РС №2: эпюра перемещенийДля анализа влияния податливости конструкции на спектр ветровой нагрузкибыли построены спектры составляющих главных векторов сил 1 и 2 ,действующих на СК и РКН и спектры отклика конструкции, соответственно. НаРис. 4.18 показаны схематично составляющие главных векторов сил 1 и 2 .111Рис. 4.18.
РС №2: составляющие главных векторов сил ⃗F1 и ⃗F2В дальнейшем, для показа спектров вынуждающих сил и спектров отклика(Рис. 4.19, Рис. 4.20) были введены следующие обозначения, аналогичные РС №1(см. Таблицу 12).7 3DbodyF00U .txt3DbodyF00 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.30.4Sh0.50.00.00.10.2а0.30.4Sh0.50.30.4Sh0.5б7 3DbodyF01U .txt3DbodyF01 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.3в0.4Sh0.50.00.00.10.2гРис. 4.19.
Спектры продольной силы и спектры отклика конструкции при⃗ ∞ = ⃗V1 ): а – спектр силы FX1 , б – спектр отклика СК; в продольном обтекании (Vспектр силы FX2 , г – спектр отклика РКН1128 3DbodyF00U .txt3DbodyF00 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.30.4Sh0.50.00.00.10.2а0.30.4Sh0.50.30.4Sh0.5б8 3DbodyF01U .txt3DbodyF01 .txtA1.0A1.00.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.10.20.3в0.4Sh0.50.00.00.10.2гРис. 4.20.
Спектры поперечной силы и спектры отклика конструкции при⃗∞ =V⃗ 1 ): а – спектр силы FY1 , б – спектр отклика СК, в –продольном обтекании (Vспектр силы FY2 , г – спектр отклика РКННа приведенных рисунках выше видно, что при учете деформацииконструкции появляются дополнительные гармоники в спектре вынуждающих сил.В РС №1 происходит захват собственной частоты. Спектр отклика конструкцииможно считать моногармоническим, так как в основном отклик происходит попервой собственной частоте, либо частотам, близким к первой собственнойчастоте, что говорит о колебаниях конструкции, преимущественно, по первойбалочной форме.1134.5.
Выводы по главе 4В главе 4 рассмотрена связанная задача аэроупругости в случаепространственного течения. Использование новой методики решения связаннойзадачи аэроупругости, основанной на совместном использовании разложения пособственным формам и метода вихревых элементов позволило провести прямоечисленное моделирование колебаний упругих конструкций в пространственномпотоке несжимаемой среды.1.
Результаты расчетов показывают хорошее совпадение с известнымиданными эксперимента.2. Результаты расчетов показали, что податливость обтекаемой поверхностии условия ее закрепления оказывают существенное влияние на спектрнестационарного коэффициента нормальной силы, приводят к увеличениюамплитуды ее пульсаций и появлению дополнительных гармоник даже в случае,когда низшая частота колебаний оболочки существенно больше частоты сходавихрей.3. Разработанная методика и реализующее ее программное обеспечениепозволяет моделировать динамику деформируемой поверхности обтекаемых телясложной формы. Задачу динамики упругой системы можно решать сиспользованием аналитической зависимости для ().4. Рассмотренацилиндрическихмодельнаяоболочеквзадачаслучаеобтеканияпространственногодвухсвязанныхтечения.Анализрезультатов показывает, что при пространственном обтекании, как и приплоскопараллельном,происходитизменениеспектровпульсацийаэродинамических нагрузок для упругой конструкции по сравнению с абсолютножесткой.5.
Результатытестированияразработаннойметодикиназадачахпространственного обтекания конструкций позволяет перейти к рассмотрениюзадачи обтекания стартового сооружения РКН «Рокот».114Глава 5. Моделирование аэроупругих колебаний прототипаракеты-носителя5.1. Описание прототипаПолученные в главе 4 настоящей диссертации результаты позволяют перейтик определению аэроупругих колебаний, обусловленных вихреобразованием отпорыва ветра на стартовой позиции, для прототипа РКН, имеющего сложнуюформу обтекаемой поверхности. При этом дополнительно будет учитыватьсяизменение профиля приземного ветра по высоте.В качестве прототипа выбрана конверсионная ракета-носитель легкогокласса«Рокот»,созданнаявГКНПЦимениХруничеванабаземежконтинентальной баллистической ракеты (МБР) УР-100Н УТТХ [76].Основные характеристики носителя приведены в Таблице 13 [94, 12].
РКН состоитиз блока ускорителей (представляет собой первую и вторую ступени МБР), икосмической головной части с разгонным блоком «Бриз-КМ» [76].Таблица 13.Технические характеристики РКН «Рокот»Наименование, размерностьСтартовая масса, т.Значение107,5Масса полезного, выводимого на круговую орбиту(высота H, км, наклонение i=63 град.), т.- Н=2001,9- Н=200000,5Длина, м.29,1Диаметр, м.2,5Длина применяемого ГО, м6,74Диаметр применяемого ГО, м2,55Компоненты топлива (окислитель/горючее)АТ/НДМГ115РКН «Рокот» успешно решает задачу утилизации снимаемых с вооруженияМБР путем их пуска: за время эксплуатации с 1990 г. по 2016 г. было выполнено30 пусков ракеты из которых 27 полностью успешных и 1 – частично успешный.Коммерческое использование данного комплекса осуществляется с 1995 г.совместным предприятием Eurockot Launch Services [132].
В настоящее время изза наличия иностранных комплектующих планируется вывод РКН «Рокот» изэксплуатации [87], что позволяет использовать ее в качестве открытого прототипадля проведения расчетов по предлагаемой методике.Стартовый комплекс данной РКН создан на базе одного из стоявших навооружении РВСН стартовых комплексов для РКН «Космос-3М». От данногокомплекса, заимствованы башня обслуживания и стартовый стол. Уникальностькомплекса, введенного в эксплуатацию в 2000г.
состоит в том, что в процессеразработки он был адаптирован к уже существующей ракете, находящейся втранспортно-пусковом контейнере (ТПК) и перемещённой из шахтной пусковойустановки на наземный старт [83]. Составной частью РКН «Рокот» является ТПК,который обеспечивает транспортирование блока ускорителей, установку и сборкуРКН на СК, выполнение её предстартовой подготовки и проведение пуска [87].ТПК устанавливается на стартовый стол через переходное кольцо и соединяется вдвух уровнях парами захватов с удерживающей его стационарной колонной (СК).Космическая головная часть, устанавливаемая на блок ускорителей, помещена вдополнительную секцию ТПК – надставку.
Таким образом, РКН «Рокот» на стартепредставляет собой комплекс, составные части которого, важные с точки зрениярасчета на воздействие порыва ветра показаны на Рис. 5.1,а.В процесс подготовки к пуску РКН полностью закрыта башнейобслуживания и не испытывает воздействия ветровой нагрузки. Однако послеотвода башни обслуживания РКН в ТПК, соединенная со стационарной колоннойоказывается открыта воздействию ветра как показано на Рис. 5.1,б.116234156бРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
