Диссертация (1025494), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

В работе автором впервыеприменительно к задаче о ветровом нагружении РКН использована новаямодификация метода вихревых элементов, предложенная в работах Г.А. Щегловаи И.К. Марчевского, в которой для расчета полей скорости и давлениянесжимаемой среды применяется модель потока завихренности Лайтхилла-Чоринаи новый вихревой элемент – симметричный вортон-отрезок.Использованиеметодавихревыхэлементов,обладающегобольшойэффективностью расчета течений несжимаемой среды, позволило получитьследующие новые результаты, выносимые на защиту:1.Методикачисленногоопределенияпараметровнелинейныхнестационарных переходных режимов малых аэроупругих колебаний ракетыкосмического назначения, в которой используется новая модификация методавихревых элементов, что позволяет учесть влияние процессов вихреобразования,возникающих вследствие порыва ветра на стартовой позиции.2.Результатычисленногомоделированияаэроупругихколебанийпрофилей в плоскопараллельном потоке несжимаемой среды показывающие, чтовзаимосвязь между вихреобразованием и колебаниями профиля может оказыватьсущественное влияние на спектр частот аэродинамической нагрузки, режимдвижения профиля.3.Результатынесжимаемойсредычисленногомоделированияпространственныхобтеканияконструкций,потокомустановленныхнанепроницаемом экране, показывающие что спектры нагрузок для упругойконструкции по сравнению с аналогичной абсолютно жесткой конструкциейсущественно меняются.4.Результатычисленногомоделированияаэроупругихколебанийпрототипа РКН «Рокот» на стартовой позиции, позволившие определить опасныесочетания скорости и направления кратковременного порыва ветра, при которыхпроцессы интенсивного вихреобразования вызывают нарастание амплитудыколебаний.9Практическая значимость полученных результатов состоит в том, чторазработан программный комплекс, реализующий разработанные алгоритмырешения связанной задачи аэроупругости, в котором произведена интеграциякоммерческого пакета MSC Nastran, в части конечно-элементной модели, ссобственным программным обеспечением для расчета аэродинамической нагрузкивихревым методом.

Разработанная методика определения внешних ветровыхнагрузок с помощь созданного программного комплекса позволяет эффективно, смалыми затратами времени, проводить численные исследования связанных задачаэроупругости с использованием конечно-элементных моделей, построенных вшироко распространенном коммерческом пакете MSC Nastran. Результаты работывнедрены в ВПК «НПО Машиностроения» в рамках темы «Фундамент».Достоверностьдиссертации,иобоснованностьобеспеченарезультатов,использованиемпредставленныхпроверенныхвчисленныхматематических методов, сертифицированным программным комплексом МКЭ,апробацией разработанных алгоритмов и программного комплекса в серияхвычислительных экспериментов, а также сравнением результатов с известнымиэкспериментальными данными и расчетами других авторов.Диссертация является составной частью фундаментальных исследований,проведенных в рамках гранта РФФИ (проект №11-08-00699-а).Апробация работы. Материалы настоящей диссертационной работыдокладывались и обсуждались на следующих конференциях:Международный симпозиум «Методы дискретных особенностей взадачах математической физики» (Херсон, 2011, 2013);Международнаянаучнаяконференция«Аэрокосмическиетехнологии», (Москва-Реутов, 2012);Международная молодежная научная конференция «Гагаринскиечтения» (Москва, 2012, 2014);10Международный симпозиум «Динамические и технологическиепроблемы механики конструкций и сплошных сред» им.

А.Г. Горшкова (Москва,2012, 2014);VI Международный конгресс «European Congress on ComputationalMethods in Applied Sciences and Engineering» (Вена, 2012);Международныйавиационно-космическийнаучно-гуманитарныйсеминар им. С.М. Белоцерковского (Москва, 2012, 2013, 2017);Всероссийскаяконференциямолодыхученыхиспециалистов«Будущее машиностроения России» (Москва, 2013, 2014);IV Международная научная конференция «Ракетно-космическаятехника: фундаментальные и прикладные проблемы» (Москва, 2013);III Международная научно-техническая конференция, посвященной100-летию со дня рождения академика В.Н.

Челомея (Москва, 2014);XI международный конгресс «World Congress on ComputationalMechanics» (Барселона, 2014);XIVМеждународнаяконференция«Высокопроизводительныепараллельные вычисления на кластерных системах» (Пермь, 2014);ХXXIX Академические чтения по космонавтике, посвященные памятиакадемика С.П. Королёва (Москва, 2015);VIII Всероссийская конференция «Необратимые процессы в природе итехнике» (Москва, 2015);XII Всероссийская научно-техническая конференция «Научные чтенияпо авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского» (Москва, 2015);XI Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике.(Казань, 2015);IIIнаучно-техническаяконференция«Динамикаипрочностьконструкций аэрогидроупругих систем. Численные методы» (Москва, 2015);Научно-техническаяконференциялетательных аппаратов» (Жуковский, 2016).«Прочностьконструкций11Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 4 научныхработах из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, и 15трудах и тезисах докладов Международных и Всероссийских конференций.Основные результаты содержатся в работах [30-33, 100].Личный вклад соискателя. Соискателем разработана математическая модель,описывающаявзаимосвязьнелинейногонестационарногопроцессавихреобразования при пространственном обтекании порывом ветра системы РКНбашня стартового комплекса, с малыми колебаниями элементов указанной системы.Разработаны методика алгоритм и программный комплекс для решения связаннойзадачи аэроупругости РКН на стартовой позиции.

Проведены серии вычислительныхэкспериментов и проведена обработка результатов расчетов. Из совместныхпубликаций в диссертацию включен лишь тот материал, который непосредственнопринадлежит соискателю.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, основных выводов, списка литературы (140 наименований, в том числе 36на иностранных языках), 75 рисунков и 18 таблиц.Во введении приводится обоснование актуальности работы, сформулированыцель и задачи работы, научная новизна, практическая значимость работы, основныеположения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации.В первой главе проведен обзор современного состояния исследований вобласти решения связанных задач аэроупругости, в частности, задачи обтекания РКН,как в отечественной, так и международной литературе.

Перечислены определенныеособенности реализации существующих методик по теме диссертационной работы.Вторая глава диссертации посвящена общей постановки связанной задачиаэроупругости,разработанаматематическаямодельсвязаннойзадачиисформулированы уравнения динамики движения тел, приведены основные тезисы попостроению конечно-элементной модели и предложена методика решения связаннойзадачи аэроупругости.12В третьей главе диссертации рассмотрено плоскопараллельное обтеканиедеформируемых профилей.

Приведены основные допущения задачи обтекания,алгоритмы и методы решения связанной задачи аэроупругости, верификацииразработанного программного комплекса на основе известных экспериментальныхданных обтекания кругового, эллиптического профилей; дана оценка полученныхрезультатов. Показано, что учет деформации профиля оказывает влияние на процессвихреобразования, что приводит к изменению спектра частот вынуждающихаэрогидродинамических сил.В четвертой главе диссертации рассмотрено пространственное обтеканиедеформируемых тел. Приведены основные допущения задачи обтекания, алгоритмыи методы решения связанной задачи аэроупругости в случае пространственногообтекания, и дана оценка полученных результатов. Показано, что учет деформациипрофиля, как и в случае плоскопараллельного обтекания, оказывает влияние напроцесс вихреобразования, что приводит к изменению спектра частот вынуждающихаэрогидродинамических сил.

Для расчета динамики конструкции были использованыаналитические зависимости, в отличие от плоскопараллельного случая, что позволилосократить время расчета. Рассмотрено пространственное обтекание двух связанныхцилиндрических оболочек, приведены необходимые изменения в математическуюмодель обтекания с учетом непроницаемого экрана, рассмотрена расчетная схема,определены расчетные случаи обтекания (вариация направлений вектора скоростинабегающего потока), и дана оценка полученных результатов. Качество полученныхрезультатов позволило перейти к рассмотрению моделирования обтекания РКН«Рокот», установленную на стартовом столе.В пятой главе работы рассмотрено пространственное обтекание РКН «Рокот».Приведено описание прототипа РКН «Рокот», рассмотрена расчетная схема,определены расчетные случаи обтекания (вариация направлений вектора скоростинабегающего потока), проведено исследование обтекания (анализ спектроввынуждающих сил, спектров отклика) и дана оценка полученных результатов.13Глава 1.

Методы расчета ветрового воздействия на ракетуноситель, установленную на стартовой позиции1.1. Обзор литературы по ветровому нагружению ракет-носителей настартовой позицииВ настоящее время во всем мире идет смена поколений ракет-носителейкосмического назначения (РКН). Разрабатываются и вводятся в эксплуатациюновые РКН всех классов от сверхлегкого для запуска пико и наноспутников досверхтяжелого для осуществления лунных программ.

Характеристики

Список файлов диссертации