Ученые записки ЦАГИ, №4, 2009 г.

1.07.2009 №4, 2009 г. 1. А. Н. Кучеров. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕЧЕНИЙ ГАЗА С ЗАДАННЫМИ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА. Выполнен краткий обзор работ, в которых исследуются течения газа с энергоподводом. Рассматриваются физико-математические постановки задач, обсуждаются экспериментальные и теоретические результаты, приближенные аналитические и численные решения. Источником тепла может быть лазерное излучение, электрический разряд, горение, другие химические реакции. 2. А. В. Волков, С. В. Ляпунов. МОНОТОНИЗАЦИЯ МЕТОДА КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА В ЗАДАЧАХ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ. Предложена модификация метода аппроксимации законов сохранения — метода конечного элемента Галеркина с разрывными базисными функциями (РМГ). В схему введен параметр λ, позволяющий плавно регулировать порядок точности расчетной схемы. Данная модификация известной конечно-элементной схемы обеспечивает возможность плавного перехода от схемы высокого порядка точности к монотонной схеме первого порядка точности в областях сингулярностей течения. Предложен оригинальный подход к выбору параметра λ. На примерах решения модельных задач конвекции-диффузии и расчета течений, описываемых уравнениями Эйлера и Навье — Стокса, продемонстрировано, что разработанная РМГ-λ схема обеспечивает отсутствие нефизичных осцилляций решения в областях сингулярности течений. Продемонстрирована возможность получения высокоточных решений на адаптивных неструктурированных сетках. 3. М. А. Головкин, Н. Н. Тарасов. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ ВЕРТИКАЛЬНО ВЗЛЕТАЮЩЕГО САМОЛЕТА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ УГЛОВ АТАКИ. Приведены результаты экспериментальных исследований аэродинамических характеристик моделей сравнительно мало нагруженных воздушных винтов вертикально взлетающего самолета в диапазоне углов атаки, соответствующем вертикальному взлету, полету по-вертолетному и переходу к пропеллерному режиму работы. Испытаны модели винтов, втулки которых по типу вертолетных имеют осевые, горизонтальные и вертикальные шарниры. Исследовано маховое движение лопастей этих винтов при различных значениях коэффициента регулятора взмаха. Проведены испытания моделей винтов, втулки которых по типу самолетных пропеллеров имеют только осевые шарниры (с жестким креплением лопастей к втулке). Даны результаты измерения шести компонентов сил и моментов, действующих на указанные винты при скорости полета, равной четверти окружной скорости концов лопастей. Показано, что на винте с жестким креплением лопастей на режимах полета, близких к пропеллерным, при углах атаки или скольжения самолета 10-200 реализуется сила, совпадающая по направлению с проекцией скорости набегающего потока на плоскость его диска, которая может составлять 10-30% от силы тяги винта. Результаты работы могут быть использованы при предварительной оценке аэродинамики и динамики полета, сил и моментов, действующих на элементы конструкции летательного аппарата с поворотными винтами, обычных самолетов с пропеллером, а также вертолетов с дополнительными винтовыми движителями. 4. М. А. Брутян. ДИФФУЗИЯ ВИХРЕЙ НА ДВУМЕРНОЙ СФЕРЕ. В рамках уравнений гидродинамики на двумерной сфере S2 найдено точное аналитическое решение задачи о диффузии двух вихрей, находящихся в диаметрально противоположных точках сферы. Показано, что на больших временах t→∞ полученное решение не затухает, как классическое решение Озеена задачи о диффузии вихревой нити на плоскости E2, а выходит на твердотельное вращение. 5. Чо Кючул. АНАЛИЗ ЗВУКОВОГО УДАРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛЕЙ ВОЗМУЩЕНИЙ, РАССЧИТАННЫХ ПО НЕЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ. Разработана методика построения эпюры звукового удара на местности, основанная на расчете возмущенных полей течения в ближнем поле самолета при численном решении полных уравнений Навье — Стокса. В основе алгоритма лежит методология расчета звукового удара, развитая в ЦАГИ Жилиным Ю. Л. и его учениками. Применение нелинейных методов расчета возмущенных полей течения позволяет учесть в той или иной степени такие факторы, влияющие на интенсивность звукового удара, как затупление носовой части, вязкость, струи двигателей и т. д. В качестве примера показано влияние струи силовой установки самолета Ту-144 на эпюру звукового удара, дано сравнение с экспериментом. 6. А. Е. Усачов. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ПАССАЖИРСКОГО САЛОНА ПЕРСПЕКТИВНОГО САМОЛЕТА. В работе представлены исследования по разработке и применению алгоритма численного моделирования потоков воздуха в пассажирских салонах перспективных самолетов при их вентиляции. Разработан численный алгоритм, базирующийся на методе контрольного объема решения полных уравнений Навье — Стокса, осредненных по Рейнольдсу (RANS — Reynolds-Averaged-Navier — Stokes) и замкнутых при помощи модифицированной k-ω модели турбулентности Ментера. Для оценки работоспособности разработанного алгоритма приведены результаты тестовых расчетов течения и сравнения их с результатами эксперимента в плоском диффузоре. С помощью разработанного алгоритма были выполнены расчеты нескольких схем функционирования системы вентиляции в различных поперечных сечениях пассажирского салона на стадии предварительного проектирования ближне-среднемагистрального самолета (БСМС). 7. А. Р. Горбушин. МЕТОД УЧЕТА ВЛИЯНИЯ ВЕСА МОДЕЛИ И ВЕСА ДИНАМОМЕТРА НА ПОКАЗАНИЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ. Работа посвящена вопросу влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов во время проведения испытаний в аэродинамических трубах. Получено точное решение задачи определения веса динамометра шестикомпонентных тензометрических весов, а также веса модели и координат точки его приложения относительно начала координат измерительной системы весов. Предложен метод учета веса динамометра и модели на показания тензометрических весов в процессе проведения экспериментальных исследований в аэродинамических трубах. Приведены результаты определения веса динамометра и модели. 8. В. В. Лыщинский, А. А. Рыбаков. ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПОДОБИЯ ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ФЛАТТЕРА. Преобразование методами теории подобия семейств кривых, получаемых при параметрических исследованиях флаттера. Сопоставление преобразованных семейств с целью обнаружения в них кривых, отвечающих требованиям подобия. Обоснование возможности упрощения в таких случаях экспериментальных работ при исследованиях флаттера. 9. А. В. Чернов. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЩИТНОГО ЭКРАНА ПРИ УДАРЕ НЕЛОКАЛИЗОВАННЫМ ОБЛОМКОМ ДВИГАТЕЛЯ. Рассматривается простая инженерная методика по расчету защитных свойств конструкции при ударе обломком двигателя на основе расчетных параметрических исследований.