Біляекранна аеродинаміка крила

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Державний аерокосмічний університет імені М.Є. Жуковського, "ХАІ"

 

01.02.05 - механіка рідини, газу та плазми

 

ЧМОВЖ Віталій Віталійович

УДК 532.5:533.6

 

Харків – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному аерокосмічному університеті імені М.Є. Жуковського, "ХАІ".

Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор Холявко Володимир Ілліч, Державний аерокосмічний університет імені М.Є. Жуковського, "ХАІ", завідуючий кафедрою аерогідродинаміки.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук Герасименко Володимир Петрович, Державний аерокосмічний університет імені М.Є. Жуковського, "ХАІ", доцент кафедри теорії повітряно-реактивних двигунів.

Захист дисертації відбудеться " 18 " червня  1999 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.02 при Державному аерокосмічному університеті імені М.Є. Жуковського, "ХАІ", за адресою: 310070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного аерокосмічного університету імені М.Є. Жуковського, "ХАІ".

Автореферат розісланий " 17 "  травня  1999 року.

 

 

Актуальність теми. Теоретичні дослідження в галузі біляекранної аеродинаміки набувають особливої актуальності в зв'язку з роботами, пов'язаними зі створенням і розвитком принципово нових видів транспортних засобів, що використовують позитивний ефект близькості опорної поверхні. У свою чергу задача проектування таких апаратів, як екранолети та екраноплани, визначила гостру необхідність в аеродинамічних дослідженнях, присвячених вивченню впливу просторової конфігурації крила в обмеженому потоці рідини на аеродинамічні характеристики.

Незважаючи на численні теоретичні та експериментальні роботи, у яких досліджуються різні аспекти впливу екрана на аеродинамічні характеристики крила, задача про вплив форми в плані і форми поверхні крила ще далека від завершення. Головну увагу в роботі приділено впливу форми крила в плані на аеродинамічні характеристики, пошуку оптимального вигину поперечної осьової лінії крила. Дослідження з цієї тематики вкрай незначні. 

Таким чином, актуальність теми дисертації зв'язана з прикладними результатами її досліджень, що у даний час мають важливе практичне значення для розв'язання ряду проблем створення екранопланів і екранолетів. 

Мета досліджень полягає в розробці методики визначення аеродинамічних характеристик неплоских крил довільної форми в плані, що рухаються на малих відстанях від граничної поверхні. 

Задачі досліджень: 

1.Розробити математичну модель і сформулювати крайову задачу обтікання крила, що рухається на гранично малій відстані від плоского твердого екрана.

2.Побудувати алгоритм чисельного рішення задач обтікання.

3.Дослідити вплив форми крила в плані на аеродинамічні характеристики серії крил у широкому діапазоні подовжень.

4.Розробити методику розв'язання зворотних задач біляекранної аеродинаміки. За заданими параметрами течії одержати форму поверхні крила і його аеродинамічні характеристики.

5.Розв'язати варіаційні задачі по визначенню оптимальної форми середньої лінії профілю.

Метод дослідження. Експериментальне визначення аеродинамічних характеристик крил довільної форми в плані стикається з рядом технічних труднощів. Це обумовлено необхідністю дослідження серій крил, що мають широкий діапазон подовжень. Застосування ж відомих теоретичних методів, наявних у біляекранній аеродинаміці, для малих значень відстані від екрана також стримується рядом ускладнень. Саме тому в даній роботі був обраний теоретичний шлях, що базується на математичному апараті визначення параметрів течії (потенціалу швидкості збурень).

Зв'язок роботи з науковими програмами. Матеріали дисертації використані при виконанні НДР по держбюджетній тематиці Міністерства освіти України № Г-101-1/97, яка має напрямок “Наукові проблеми розбудови державності України” (указ Міністра освіти України від 02.12.94 р.) 

Наукова новизна і практичне значення отриманих результатів.

1.У методичному плані новим у роботі є підхід до постанови і вирішення досліджуваних задач, заснований на граничному виродженні рівняння Лапласа у вузькій області течії між твердим екраном і нижньою поверхнею крила в рівняння Пуассона.

2.Створено ефективний алгоритм чисельного розв'язання рівняння Пуассона з використанням умови симетрії розрахункової області відносно двох осей, що дозволило скоротити кількість невідомих значень шуканої функції в чотири рази.

3.Для розв'язання задач обтікання крил застосовано метод малого параметра, що дозволив розширити діапазон отриманих формул для розрахунку аеродинамічних характеристик крил малого подовження довільної форми в плані.

4.Вперше розглянуто розв'язання зворотних задач теорії крила у біляекранній аеродинаміці. Математично отримані форми поверхонь, що відповідають заданим параметрам течії. Даються рекомендації для вибору функцій течій.

5.Запропоновано методику розâ'язання варіаційних задач по визначенню оптимальної форми середньої лінії профілю.

6.Розроблена методика дозволяє визначати аеродинамічні характеристики крил довільної форми в плані, що рухаються поблизу межі, у широкому діапазоні подовжень. 

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень по дисертаційній темі доповідалися й обговорювалися на:

Міжнародній науковій конференції “Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології - основа ефективності виробництва, науки і навчального процесу” (ХАІ, м. Харків, травень 1998 р.);

науковій конференції аспірантів і докторантів Державного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (м. Харків, 1998 р.);

Науково-технічній Раді Державного аерокосмічного університету 

ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (м. Харків, 1998 р.);

II Міжнародної конференції “Наука і освіта 99” (Харківський інститут льотчиків ВПС України, м. Харків, 1999 р.);

наукових семінарах кафедри аерогідродинаміки Державного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (м. Харків, 1995-1999 р.р.).

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано