Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Автоматизация трёхкоординатного испытательного стенда
Статья научная
Представлены результаты разработки трёхкоординатного испытательного стенда для экспериментов в аэродинамических трубах. Основное внимание обращено на имитационное моделирование и виртуальный эксперимент, позволяющие демонстрировать работу системы в динамике и управлять динамическим испытательным стендом с помощью программ SolidWorks, LabVIEW, MATLAB-Simulink, которые применяются для процесса проектирования автоматизированной системы.
Бесплатно
Автомодельные и неавтомодельные течения вязкого газа, истекающего из вершины конуса
Статья научная
Рассматривается стационарное осесимметричное течение вязкого сжимаемого га- за в расширяющемся конусе в автомодельной и неавтомодельной постановке. В рамках уравнений Навье-Стокса проведено численное моделирование течения в усеченном ко- нусе и дано сравнение с точным автомодельным решением. Показано, что при произ- вольных граничных условиях на левой и правой границах расчетной области течение выходит на автомодельный режим в некоторой промежуточной зоне, размер которой зависит от отношения параметров потока на границах расчетной области. Рассмотрены режимы течения с образованием местных сверхзвуковых зон и найдена приближенная зависимость относительного углового размера сверхзвуковой зоны от числа Маха на оси конуса.
Бесплатно
Автомодельные и неавтомодельные турбулентные течения вязкого газа в коническом диффузоре
Статья научная
Рассматриваются автомодельные и неавтомодельные турбулентные режимы течения вязкого газа в коническом диффузоре. Результаты, полученные в ходе прямого численного моделирования, сравниваются с точными автомодельными решениями, полученными в рамках гипотезы Буссинеска и модели Прандтля для турбулентной вязкости. Показано, что неавтомодельное численное решение выходит на автомодельный режим в некоторой внутренней области конического диффузора конечной длины.
Бесплатно
Автомодельные течения газа Абеля - Нобля в плоском диффузоре
Статья научная
Рассматривается стационарное ламинарное течение в плоском диффузоре вязкого газа, подчиняющегося уравнению состояния Абеля - Нобля. Система уравнений Навье - Стокса в частных производных сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Для случая течения в тонком клине при малых дозвуковых скоростях задача решена аналитически. В общем случае система уравнений решается численно в широком диапазоне изменения определяющих параметров.
Бесплатно
Автомодельные турбулентные течения вязкого газа в клине
Статья научная
Рассмотрено турбулентное стационарное течение вязкого газа от источника, расположенного в вершине клина. В рамках классической модели Прандтля для турбулентной вязкости и гипотезы Буссинеска для тензора турбулентных напряжений установлена возможность построения автомодельных решений. Уравнения в частных производных при этом сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. В случае произвольных значений определяющих параметров задачи проведено численное исследование и найдены их критические значения. Для течения в тонком клине построено асимптотическое решение.
Бесплатно
Алгоритм системы управления самолета при посадке на авианесущий корабль
Статья научная
Сложность осуществления посадки самолета на авианесущий корабль заключается в следующих факторах: требуется высокая точность посадки с касанием гаком в зоне зацепления за трос аэрофинишера, выполнение посадки в условиях качки корабля и воздушных возмущений в следе за кораблем. В настоящей работе предлагаются изме- нения стандартного алгоритма системы управления самолетом в продольном канале на режиме посадки путем использования обратной связи по приращению угла тангажа и возможностью регулирования передаточного числа от ручки управления самолетом по тангажу к стабилизатору только на этом режиме полета. Предлагаемые изменения ал- горитма системы управления апробированы путем моделирования посадки на корабль на пилотажном стенде.
Бесплатно
Аэродинамика самолёта в возмущённой атмосфере
Статья научная
Предложен инженерный метод оценки аэродинамического воздействия возмущённой атмосферы на летательный аппарат. В качестве источника вихревых структур могут рассматриваться вихревые ветровые следы, возникающие при обтекании ландшафта или надстроек движущегося авианесущего корабля атмосферным пограничным слоем, вихревые следы за летательными аппаратами и т.д. В статье рассмотрена ситуация попадания лёгкого транспортного самолёта в вихревой след за самолётом типа Су-27.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты верификации инженерной модели ЦАГИ разрушения вихревого следа за самолетом с помощью метода моделирования больших вихрей (LES). Инженерная модель разрушения вихревого следа за самолетом разрабатывалась коллективом авторов на протяжении ряда лет. Эта модель описывает все этапы эволюции следа и опирается на весь имевшийся у авторов модели экспериментальный и расчетный материал по разрушению вихревого следа за самолетом. В данной работе рассматривается уточненная математическая модель исследуемой задачи, и с учетом этих уточнений проводится глубокое тестирование инженерной модели разрушения вихревого следа по всем параметрам: «потеря» циркуляции; максимальная окружная скорость вихря; положение вихрей, включая разброс, вызванный турбулентностью атмосферы; время до касания вихрей.
Бесплатно
Верификация компьютерного кода ГРАТ методом Сизых
Статья научная
Впервые проведены специальные расчеты и представлены результаты верификации программного кода ГРАТ методом, разработанным Г. Б. Сизых. Согласно методу Сизых, численные решения должны в пределе удовлетворять некоторым свойствам (закономерностям), которые, в отличие от известных законов сохранения, не заложены в разностные схемы, но могут быть аналитически установлены с использованием уравнений, описывающих рассматриваемое течение. В статье поставлена и численно решена задача об обтекании сверхзвуковым потоком идеального совершенного газа тела вращения с гладкой выпуклой носовой частью для двух значений угла атаки и числа Маха. Результаты расчетов на сетках с измельчением показали, что давление в критической точке на теле близко к его теоретическому значению, которое, как доказано Г. Б. Сизых, равно давлению торможения за прямым скачком (при тех же параметрах набегающего сверхзвукового потока). Таким образом, свойство равенства давлений торможения может использоваться для верификации и объективной количественной оценки точности кода при различных параметрах расчетной сетки.
Бесплатно
Визуализация обтекания моделей методом дымящей проволочки в аэродинамической трубе АТ-3 ИАЛТ МФТИ
Статья научная
Представлены результаты визуализации обтекания моделей методом дымящей проволочки в аэродинамической трубе АТ-3 ИАЛТ МФТИ. Демонстрируются возможности получения не только качественных картин течения, но также условий оценок количественных данных в структурах течения. С целью получения условий оценок количественных данных предложены методы обработки видеозаписей картин дымовой визуализации, полученных с помощью скоростной видеокамеры. Показано, что наложение на видеозаписи с помощью видеоредактора нормированных масштабных шаблонов позволяет исследовать динамические процессы в следе за обтекаемыми моделями, оценивать масштабы и частоту периодических структур.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы распространения возмущений в ламинарных пограничных слоях при больших скоростях внешнего потока. Представлено влияние распределенного вдува (отсоса) на теплоперенос и на профиль скорости пограничного слоя. Определена зависимость скорости распространения возмущений вверх по потоку от параметра вдува (отсоса) при различных значениях температурного фактора.
Бесплатно
Влияние влажности воздуха на взлетно-посадочные характеристики профиля крыла
Статья научная
Рассматривается влияние термодинамических свойств среды на аэродинамические характеристики крылового профиля во взлетной конфигурации. Проведены расчеты как в сухом, так и во влажном воздухе, который моделируется двухкомпонентной средой, состоящей из воздуха и водяного пара в различных пропорциях. Расчетным путем установлено влияние влажности воздуха на максимальную подъемную силу профиля крыла, его сопротивление и критический угол атаки.
Бесплатно
Статья научная
В лабораторных условиях исследуется фильтрация водного раствора кислоты сквозь химически активную пористую среду с учётом возникновения химической реакции с выделением газовой фазы. Известно, что данный процесс может протекать нестабильно, а именно, в области протекания реакции могут наблюдаться колебания давления. Экспериментальная работа проводилась в плоской ячейке, заполненной смесью пищевой соды и стеклобисера. В качестве высоковязкой фракции использовалось минеральное масло, вытесняющей - водный раствор лимонной кислоты. В результате экспериментов было установлено, что для возникновения периодического процесса необходимы некоторые критические концентрации восстановителя и окислителя, причём при дефиците хотя бы одного периодический процесс не происходит.
Бесплатно
Статья научная
На примере численного моделирования двух классических экспериментов анализируется влияние модели химической кинетики на структуру и характеристики течения, получаемые при расчете данных классов течений. Первый эксперимент касается высокоскоростного неперемешанного горения водорода со стабилизацией за счет самовоспламенения, а второй - медленного предварительно перемешанного горения метана со стабилизацией на ступеньке и возникновением волны диффузионного пламени. Расчеты выполнены при помощи программы ANSYS Fluent. Показано значительное влияние кинетического механизма на трёхмерную структуру течения и взаимодействие модели кинетики с моделью турбулентного горения.
Бесплатно
Влияние нестационарных возмущений на отделение тонкого тела
Статья научная
На основе теории тонкого тела получено аналитическое решение аэродинамической задачи вычисления подъёмной силы и момента вращения при отделении тела вращения из каверны или с внешней подвески в однородный поток при наличии внешних нестационарных возмущений вертикальной скорости. Решения получены для трех фаз движения тела: в каверне, при пересечении слоя смешения и во внешнем потоке. Представлены соотношения для сил и моментов и их валидация на основе сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными для движения тела из каверны в сверхзвуковой поток при наличии акустических возмущений.
Бесплатно
Выбор места расположения датчика обледенения и датчика полного давления в условиях обледенения
Статья научная
Датчик обледенения и датчик полного давления играют ключевую роль при обеспечении безопасности полетов гражданского самолета. Предлагается численный метод определения зоны возможного расположения этих датчиков для выполнения требования по устойчивости их работы в условиях обледенения. Приведены примеры на модели самолета CRM.
Бесплатно
Статья научная
Для диссипативных систем с последействием указанного типа устанавливается су- ществование семейств вынужденных движений, которые при неограниченном возрас- тании времени экспоненциально стремятся к периодическим режимам. Рассмотрены случаи полной диссипации и критические случаи пары чисто мнимых корней, а также одного нулевого корня.
Бесплатно
Генерация электронно-пучковой плазмы форвакуумного давления в замкнутом объеме
Статья научная
Изучалось распределение энерговыделения в объеме плазмы, возбуждаемой инжекцией электронного пучка в газы форвакуумного давления, применительно к задаче оптимизации конструкции и рабочих режимов плазмохимических реакторов. По результатам исследования распределения интенсивности свечения вдоль стенки цилиндрического диэлектрического контейнера (кварцевой трубки), частично или полностью заполненного электронно-пучковой плазмой воздуха или аргона, выявлена зависимость энерговыделения в различных зонах реакционного объема от условий генерации плазмы. Было установлено, что интенсивность свечения, а следовательно и энерговыделение, имеет максимум в некотором поперечном сечении контейнера. Положение этого максимума относительно точки инжекции электронного пучка зависит от характеристик плазмообразующего газа: с ростом давления и/или молекулярной массы газа он смещается в сторону точки инжекции. Позади этого сечения энерговыделение резко спадает, что позволяет оптимизировать длину реакционной камеры и предсказать химическую активность плазмы в различных зонах реакционного объема при варьировании в нем давления.
Бесплатно
Геометрические связи в задаче о движении двухколесной роликовой доски рипстик
Статья научная
В работе изучается кинематика движения двухколесной роликовой доски, известной как эссборд, или рипстик. При помощи теории конечных поворотов предлагается эле- ментарный вывод формулы, связывающей угол наклона платформы рипстика с углом поворота колеса. Приведенное доказательство данной формулы является существенно более простым по сравнению с тем, что было предложено ранее другими авторами.
Бесплатно
