Учёные записки ЦАГИ, ВЫПУСК №3, 2013г.

О ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ

А. П. КУРЯЧИЙ, Д. А. РУСЬЯНОВ, В. В. СКВОРЦОВ, С. Л. Чернышев

Выполнено численное моделирование пространственно-периодических систем электро­газодинамических исполнительных элементов (плазменных актуаторов), использующих диэлектрический барьерный разряд (ДБР) для объемного силового воздействия на течение газа. Рассмотрена как обычно используемая схема актуаторов, так и усовершенствованная схема с дополнительным изолированным экранирующим электродом. Математическая модель диэлектрического барьерного разряда в воздухе сформулирована в диффузионно-дрейфовом приближении без учета конвективного переноса заряженных частиц с учетом следующих объемных реакций: ионизация азота и кислорода электронными ударами, прилипание электронов к кислороду, отлипание электронов от отрицательных ионов, ион-ионная и электрон-ионная рекомбинация. Рассмотрено два вида граничных условий на открытой поверхности диэлектрика: модель мгновенной рекомбинации и модель конечных скоростей рекомбинации и десорбции электронов. Численное моделирование как обычной, так и улучшенной систем актуаторов выполнено при одном наборе параметров задачи. Показано, что усовершенствованная схема обеспечивает лучшую энергетическую эффективность системы ДБР-актуаторов. Также установлено, что основные интегральные характеристики ДБР-актуа­то­ра слабо зависят от вида использованных граничных условий на диэлектрической поверхности. Предложена новая упрощенная схема системы ДБР-актуаторов.

Ключевые слова: диэлектрический барьерный разряд, плазменный актуатор, энергетическая эффективность актуатора, численное моделирование.

Выбор метода аппроксимации вязких членов в методе Галеркина с разрывными базисными функциями

В. В. Власенко, А. В. Волков, А. И. Трошин

Приведено описание неявного численного метода Галеркина с разрывными базисными функциями для решения двумерного модельного скалярного уравнения конвекции-диффузии. Рассмотрены три метода аппроксимации диффузионных членов — Bassi & Rebay 1, Cockburn & Shu и Bassi & Rebay 2. Описаны результаты тестовых расчетов, произведена оценка порядков точности. Проанализировано влияние разрывов граничных условий на скорость сходимости к точному решению. Даны рекомендации по выбору метода аппроксимации диффузионных членов.

Ключевые слова: метод Галеркина с разрывными базисными функциями, уравнение конвекции-диффузии, порядок точности.

Измерение с помощью системы PIV аэродинамических сил, действующих на профиль крыла

В. А. Власов, Г. Г. Гаджимагомедов, В. М. Лутовинов, Д. С. Сбоев

Сделаны оценки применимости использования результатов измерения полей скоростей методом PIV для получения аэродинамических сил, действующих на профиль крыла. Для расчетов использовался метод контрольного объема, основанный на интегрировании газодинамических переменных вдоль замкнутого контура вокруг профиля. Проведено сравнение результатов с измерениями коэффициента подъемной силы по распределению давления на поверхности модели и коэффициента профильного сопротивления на основе дефекта полного давления в следе за моделью.

Ключевые слова: аэродинамическая труба, поле скоростей, лазерный нож, бесконтактные измерения, метод PIV, аэродинамические силы, коэффициент подъемной силы, коэффициент сопротивления, профиль крыла.

решение обратной задачи для профиля в рамках уравнений Навье — стокса, осредненных по рейнольдсу

а. Л. болсуновский, н. п. бузоверя, и. а. губанова, м. а. губанова

Разработан итерационный метод решения обратной задачи для профиля в сжимаемом потоке газа в рамках осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье — Стокса, относящийся к классу методов остаточной коррекции. Деформация контура профиля, уменьшающая невязку между рассчитанным и целевым распределением давления, определяется с помощью решения обратной задачи для профиля в потенциальном потоке сжимаемого невязкого газа. Приведены примеры построения формы контура по заданному распределению давления (со скачками уплотнения и без них), демонстрирующие широкие возможности метода.

Ключевые слова: обратная задача, уравнения Навье — Стокса, ANSYS CFX, профиль, распределение давления

инженерный метод пересчета максимального коэффициента подъемной силы моделей на натурные условия полета

г. а. федоренко

Выполнен анализ экспериментальных исследований моделей несущих поверхностей — профилей, полукрыльев, компоновок самолетов, в аэродинамических трубах (АДТ) по влиянию числа Рейнольдса, начальной степени турбулентности потока и шероховатости поверхности моделей на величину коэффициента максимальной подъемной силы — cy_max Показано, что в натурных условия полета коэффициент максимальной подъемной силы самолета, с одной стороны, не может превысить максимального предельного значения cy_max_inf полученного на аэродинамически гладкой модели в АДТ, а с другой — не может быть меньше минимального предельного значения cy_a_max(min)_inf полученного при обтекании модели полностью турбулентным пограничным слоем. Приводится методика пересчета cy_a_max моделей на натурные условия полета.

Ключевые слова: максимальный коэффициент подъемной силы, влияние числа Рейнольдса, степень турбулентности внешнего потока, шероховатость поверхности модели, пересчет на натурные условия.

метод построения оптимальных контуров фюзеляжа и сопла летательного аппарата на режиме крейсерского сверхзвукового полета

а. п. мазуров, с. а. таковицкий

Представлен метод построения обводов элементов планера и сопла силовой установки высокоскоростного летательного аппарата. В качестве целевой функции выбрана подъемная сила на режиме крейсерского полета, максимизируемая при заданных ограничениях на внешние габариты и изопериметрическом условии на продольный момент. Использован прямой оптимизационный метод, объединяющий моделирование в рамках системы уравнений Эйлера и ньютоновский алгоритм минимизации. Сопоставлены результаты последовательной и комплексной оптимизации, усиливающей положительные эффекты интеграции. Выполнен анализ интегральных аэродинамических нагрузок для оптимальных конфигураций.

Ключевые слова: оптимизация, целевая функция, носовая часть фюзеляжа, сопло, подъемная сила, балансировка летательного аппарата.

СИНТЕЗ АЛГОРИТМА СИНХРОНИЗАЦИИ РЕЛЕЙНО-ГИСТЕРЕЗИСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЦИФРОВОЙ РЕЗЕРВИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ КОНЕЧНЫХ АВТОМАТОВ

С. г. баженов

Предложен подход к синхронизации состояний дискретных элементов каналов управления и контроля двухканального самоконтролируемого вычислителя современной цифровой системы управления самолета. Подход основан на теории конечных автоматов. Предложены методы синхронизации выходных сигналов реле и гистерезиса.

Ключевые слова: цифровая система, резервирование, синхронизация, каналы управления и контроля, реле, гистерезис, конечный автомат.

БЕСКОНТАКТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ НОРМАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ ВИДЕОГРАММЕТРИИ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА ПРОЧНОСТЬ

В. П. КУЛЕШ, С. М. НАУМОВ

Разработан метод видеограмметрии с одной цифровой камерой для бесконтактных измерений распределенной нормальной деформации элементов конструкции с плоской поверхностью или обладающей малой кривизной. Проведены исследования коробления поверхности типа «выпучивания» при местной потере устойчивости обшивки типовой цилиндрической панели фюзеляжа пассажирского самолета из алюминиевого сплава и общей потере устойчивости натурной плоской панели кессона крыла перспективного самолета из полимерного композиционного материала с нагружением до разрушения. Получено, что в обоих случаях деформация выпучивания поверхности содержит две основные моды с противоположным знаком нормальных отклонений. При этом максимумы отклонений положительной и отрицательной мод деформации панели из алюминиевого сплава составили +1.26 и —2.47 мм, а панели из композиционного материала непосредственно перед разрушением ±1.33 мм.

Ключевые слова: испытания на прочность, поля деформации, бесконтактные измерения, видеограмметрия.