Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Постановка задачи структурно-элементного моделирования интерференции струй в блоке

Авторы

В.Д. Ильин, А.П. Маштаков

Организация

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

Объектами исследования являются сверхзвуковые блочные струйные течения, а также структурные элементы течений (ударные и акустические волны, скачки уплотнения, поверхности газодинамических разрывов), которые воздействуют между собой и с различными техническими объектами. В качестве таких объектов могут выступать элементы конструкции или детали специальных технических систем, испытывающие нагружения в процессе эксплуатации или же подвергающиеся целенаправленному воздействию в целях улучшения их механических свойств. Исследования проводятся с целью разработки математических моделей, описывающих взаимодействие структурных элементов сверхзвуковых газовых струй между собой в блочных составных струях. При выполнении работы рассмотрены различные методы, позволяющие моделировать газоструйные течения. Для решения задачи выбран метод структурно- элементного моделирования газоструйных процессов [1–4], ориентированный на создание инженерных методик расчета задач стартовой газодинамики. Область применения метода расчета может охватывать не только авиационно-космическую, но и гражданскую промышленности, где сталкиваются с проблемами струйного течения. Например, с необходимостью повышения надежности изделий, их прочностных и металлоемких характеристик. Определены и конкретизированы направления последующих теоретических и экспериментальных исследований, определяющих развитие метода структурно- элементного моделирования.

Ключевые слова

ударная волна, скачок уплотнения, маховский диск, струйное течение, блочная струя, математическое моделирование, структурно-элементный метод

Список литературы

[1] Афанасьев Е. В., Балобан В. И., Бобышев С. В., Добросердов И. Л. Структурно-элементный метод расчета газоструйных процессов // Математическое моделирование. 1998. Т. 10. № 1. С. 31–43.

[2] Бобышев С. В. Структурно-элементное моделирование газоструйных систем: дисс. … д-ра техн. наук. СПб., Балт. гос. техн. ун-т. 2003. 269 с.

[3] Добросердов И. Л. Методология решения задач стартовой газодинамики для систем автоматизированного проектирования ракетных комплексов различного назначения: дисс. … д-ра техн. наук. Л., 1991. 378 с.

[4] Маштаков А. П., Бобышев С. В., Балобан В. И. Расчет сверхзвуковых струй структурно-элементным методом: учебное пособие. Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2022. 80 с.

[5] Волков К. И., Емельянов В. Н. Вычислительные технологии в задачах механики жидкости и газа. М.: физматлит, 2012. 468 с.

[6] Запрягаев В., Киселев Н., Губанов Д. Ударно-волновая структура сверхзвуковых течений // Aerospace journal [Электронный ресурс], MDPI 2018, 5, 60. https://doi.org/10.3390/aerospace5020060. Дата доступа: 22.04.2022.

[7] Глазунов А. А., Кагенов А. М., Костюшин К. В., Еремин И. В., Котоногов В. А., Алигасанова К. Л. Математическое моделирование взаимодействия одиночной сверхзвуковой струи с преградами // Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех. 2020. № 63. С. 87–101.

[8] Волков К. Н., Емельянов В. Н. Метод моделирования крупных вихрей в расчетах турбулентных течений: учебное пособие. СПб., Балт. гос. техн. ун-т., 2005. 91 с.

[9] Булат П. В., Денисенко П. В., Продан Н. В. Интерференция встречных скачков уплотнения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 2. С. 346–355.

[10] Маштаков А. П. Физические основы пуска: учебное пособие. Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2023. 128 с.

[11] Бирюков Г. П., Бут А. Б., Хотулев В. А., Фадеев А. С. Газодинамика стартовых комплексов. М.: РЕСТАРТ, 2012. 364 с.: ил.

[12] Афанасьев Е. В., Балобан В. И., Бобышев С. В., Добросердов И. Л. Структурно-элементное моделирование газодинамических процессов при старте ракет. Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2004. 416 с.

[13] Усков В. Н. Интерференция газодинамических разрывов в сверхзвуковых струйных течениях: дис… д-ра техн. наук. Л., 1983. 460 с.

[14] Волков К. Н. Моделирование крупных вихрей в турбулентной струе, истекающей в затопленное пространство или спутный поток // Прикладная механика и техническая физика. 2011. Т. 52. № 1. С. 60–70.

[15] Андреев О. В., Балобан В. И., Добросердов И. Л., Круглов Ю. А., Синильщиков Б. Е., Синильщиков В. Б. Структурно-элементное моделирование нестационарных неизобарических течений // Отчет по проекту аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009–2011 годы), (итоговый) № госрег. 012009631.

[16] Бабук В.А., Балобан В. И., Емельянов В. Н., Низяев А. А., Маштаков А. П. и др. Отчет о НИР (итоговый.) А3–7501: Исследование проблем создания и эксплуатации летательных аппаратов и высокоэнергетических установок различного назначения. Балт. гос. техн. ун- т.; СПб, 2019. 181 с. № ГР АААА-А17–117062110081–2

[17] Маштаков А. П., Левченко Г. Е., Ильин В. Д. Численное моделирование сверхзвукового струйного течения в эжекторе // Материалы XХI Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2019), 24–31 мая 2019 г., Алушта. М.: Изд-во МАИ, 2019. 816 с.: ил. С. 515–517.

[18] Сизов А. М. Составные сверхзвуковые струи. Сверхзвуковые газовые струи. Новосибирск: Наука, 1983. С. 85–101.

[19] Ильин В. Д., Маштаков А. П. Применение структурно-элементного метода математического моделирования газодинамических процессов к построению алгоритмов расчета блочных составных струй // Материалы XIV Международной конференции по вычислительной механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI’2022), 04-13 сентября 2022 г., Алушта. М.: Изд-во МАИ, 2022. 488 с.: ил. С. 329–330.

[20] Шур М. Л., Спаларт Ф. Р., Стрелец М. Х. Расчет шума сложных струй на основе “первых принципов” // Матем. моделирование. 2007. Том 19. № 7. С. 5–26.

[21] Бакулев В. Л. Снижение шума блочной сверхзвуковой струи с возможным догоранием топлива при помощи ижекции воды: дисс. … канд. техн. наук. СПб. СПБГУ, 2016. 123 с.

[22] Волков К. Н., Емельянов В. Н., Зазимко В. А. Турбулентные струи – статистические модели и моделирование крупных вихрей. М.: Физматлит, 2013. 360 с. ISBN 978–5–9221–1526–1

[23] Ляхов В. Н., Подлубный В. В., Титаренко В. В. Воздействие ударных волн и струи на элементы конструкций. Математическое моделирование в нестационарной газодинамике. М.: Машиностроение, 1989. 392 с.

[24] Кагенов А. М., Костюшин К. В., Алигасанова К. Л., Котоногов В. А. Математическое моделирование взаимодействия составной сверхзвуковой струи с преградой // Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех. 2020. № 68. С. 72–79.

[25] Маштаков А. П. Выделение в сверхзвуковом потоке скачка уплотнения, присоединенного к вершине конуса // Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред. Сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием. Москва, 15–17 декабря 2015 г. М.: ИПРИМ РАН, 2015. С. 391–393.

Цитирование данной статьи

Ильин В.Д., Маштаков А.П. Постановка задачи структурно-элементного моделирования интерференции струй в блоке // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 4. С. 296-304. doi: 10.26732/j.st.2023.4.08

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.