Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Признак наличия точки торможения в плоском безвихревом течении идеального газа
Статья научная
На основе анализа полных уравнений Эйлера исследуются плоские безвихревые течения идеального совершенного газа. Предлагается признак наличия точки торможения в установившемся потоке.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведено основанное на PIV измерениях исследование крупномасштаб- ных вихревых структур в слое смешения струи в рабочей части аэродинамической трубы. Основной акцент сделан на выделении крупных вихрей на фоне мелкомасштаб- ной завихренности. Для решения поставленной задачи в работе используется метод главных компонент.
Бесплатно
Статья научная
Проведены численные исследования по оптимизации конструкций с использованием одного из наиболее развитых алгоритмов последовательного квадратичного программирования. Разработано программное обеспечение оптимизации конструкций, включающего различные типы функциональных ограничений и проектных параметров. Показано, что метод последовательного квадратичного программирования может быть эффективно использован в задачах многодисциплинарного проектирования при наличии достаточно большого количества проектных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Работа связана с решением актуальной проблемы из области безопасности полетов, а именно с предотвращением выкатывания самолета со взлетно-посадочной полосы (ВПП) при посадке. Целью работы является оценка значимости внешних факторов риска и выявление предпосылок к выкатыванию самолета с ВПП на основании анализа текущих параметров полета и другой доступной информации. Предметом исследования являются фактические данные о посадках пассажирского самолета и архивы METAR с информацией о погоде и состоянии ВПП.
Бесплатно
Статья научная
Показана возможность применения искусственных нейронных сетей для моделирования аэродинамических характеристик малых космических аппаратов, движущихся на околоземной орбите и испытывающих воздействие потока молекул разреженной атмосферы. Разработанные нейронные сети позволяют определять как интегральные характеристики аппарата, такие как максимальный момент относительно выбранной оси, так и аэродинамические характеристики (Cx, Mx, My, Mz) заданного аппарата, как функции его ориентации относительно потока.
Бесплатно
Применение схем расщепления потока ROE и AUSM в задачах сверхзвуковой аэродинамики
Статья научная
В рамках верификации программного пакета ANSYS FLUENT (лицензия ЦАГИ №501024) рассмотрена задача о распаде произвольного разрыва параметров невязкого одномерного газового потока в нестационарной постановке, проведено сравнение с точным аналитическим решением. Рассмотрены две схемы дискретизации конвективных потоков, а именно ROE FDS (Roe Flux--Difference Splitting Scheme) и AUSM (Advection Upstream Splitting Method). Выполнена оценка влияния порядка пространственной аппроксимации на точность и устойчивость численного решения, в том числе с использованием MUSCL (Monotone Upstream--Centered Schemes for Conservations Laws) подхода. С учётом того, что номинальный порядок аппроксимации может достигаться только в неразрывных решениях, а в местах разрывов точность снижается, согласно сделанным оценкам, сеточный порядок точности, полученный в данной работе, не превышает 1.5. Выполнен сопоставительный анализ работоспособности рассмотренных схем в задаче практической аэродинамики, а именно: сверхзвукового обтекания плоского воздухозаборного устройства (ВЗУ) при числе Маха Мто = 2.41. Показано, что в расчётном пакете ANSYS FLUENT целесообразно использовать схему ROE со вторым порядком аппроксимации, так как затрачиваемое время на расчет на 5-9 % меньше по сравнению со схемой AUSM второго и третьего порядков аппроксимации при одинаковом уровне погрешности численного решения.
Бесплатно
Статья научная
Для тела вращения со степенной образующей исследовался эффект изменения знака подъемной силы, при котором подъемная сила становится отрицательной для интервала углов атаки [0, п/2], при удлинениях тела меньше некоторого критического. Этот эффект проявляется как для свободномолекулярного потока, так и в случае высокоскоростных течений газа при любых числах Кнудсена. Для исследования эффекта используется метод вычисления аэродинамических сил, основанный на гипотезе локальности с помощью квадратурных формул для осесимметричных тел. Вычислено критическое удлинение степенного тела вращения в зависимости от степени образующей в широком диапазоне чисел Рейнольдса и для разных температурных факторов. Проведено сравнение результатов с результатами численного суммирования по триангуляциям тел. Результаты, полученные в данной работе, могут иметь практическое применение при создания летательных аппаратов в области авиакосмической промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена актуальная тема разработки «гибридных» конструктивно-силовых схем, в которых используются как металлические, так и композиционные отсеки кон- струкции планера. Исследования, проведенные в данной работе, посвящены поиску ре- шения задачи снижения веса металло-композитного соединения путем создания рацио- нальных силовых структур для металлических частей стыка, позволяющих гармонизо- вать локальные жесткостные свойства металлической и композитной частей металло- композитного стыка. В результате исследований был предложен ряд эффективных по весу конструктивных решений для композитных конструкций отсеков на основе сетча- тых и рамных конструктивно-силовых схем.
Бесплатно
Пристенная модель переноса напряжений Рейнольдса на основе данных прямого численного моделирования
Статья научная
Решается задача калибровки модели тройных корреляций скорости из состава дифференциальной модели для напряжений Рейнольдса на основе данных прямого численного моделирования (DNS) развитого турбулентного течения в канале. С использованием известных моделей тройных корреляций составляется тензорный базис. На основе изучения корреляции векторов тензорного базиса и вектора турбулентного переноса выделяются три калибровочные области. Предлагается процедура модификации коэффициентов модели для уменьшения их зависимости от числа Рейнольдса. Проводится сравнение профилей тройных корреляций скорости из данных DNS с профилями, полученными с помощью новой модели турбулентного переноса и одной из стандартных моделей.
Бесплатно
Статья научная
Во многих сложных практических задачах гидродинамики возникает необходимость моделирования течений с преобладанием конвективного переноса среды - таких, как многофазные, высокорейнольдсовые течения, задачи аэрогидроупругости и пр. Для их решения применение более узкоспециализированных методов зачастую эффективнее по сравнению с традиционными подходами, однако практическое применение новых перспективных методов напрямую зависит от наличия их программных реализаций. К таким методам относится метод конечных элементов с частицами PFEM-2. В его основе - процедура расщепления, обеспечивающая моделирование конвективного переноса путем перемещения лагранжевых частиц, а остальных процессов - решением задачи на эйлеровой сетке. До сих пор для PFEM-2 имелась единственная общедоступная программная реализация, выполненная коллективом создателей метода в рамках пакета Kratos. Автором разработан новый программный комплекс для моделирования вязких несжимаемых течений с помощью метода PFEM-2. Описанная в работе реализация обеспечивает более точные результаты при решении общепринятых тестовых задач. Программный комплекс опирается только на открытое свободно распространяемое программное обеспечение - библиотеки deal.II, p4est, Trilinos, пакет CMake, форматы UNV и VTK и др. Созданы параллельные реализации вычислительных алгоритмов с использованием технологий MPI и Nvidia CUDA, исследована эффективность распараллеливания расчетов на высокопроизводительных системах различных архитектур. Исходный код, а также описанные в работе тестовые задачи свободно доступны в репозитории github.
Бесплатно
Статья научная
На примере компоновки крыла и горизонтального оперения пассажирского самолета излагается методика проектирования формы сечений крыла, обеспечивающих минимальные индуктивные и волновые потери в сбалансированном крейсерском полете при заданных коэффициенте подъемной силы, запасе продольной статической устойчивости и числе Маха. Форма в плане и распределение относительных толщин на крыле и оперении фиксированы. Методика состоит из прямого расчета компоновки крыло-оперение, основанного на решении уравнения для полного потенциала скорости, аналитического представления контуров сечений крыла и метода поиска экстремума. В качестве целевой функции выбрано произведение максимального локального числа Маха на поверхности крыла на индуктивное сопротивление компоновки крыло-оперение.
Бесплатно
Пятый инвариант линий тока для осесимметричных закрученных течений газа
Статья научная
Для осесимметричных изоэнергетических течений идеального газа с закруткой в окружном направлении, которые могут быть небаротропными и вихревыми, наряду с известными четырьмя инвариантами линий тока показано существование пятого инварианта. Этот новый инвариант линий тока представляет собой комбинацию давления с компонентами скорости и завихренности. В частном случае нулевой окружной скорости новый инвариант совпадает с известным инвариантом Крокко для незакрученных течений.
Бесплатно
Разработка стенда для моделирования видеопотока
Статья научная
Проектирование стенда для изучения алгоритмов определения траекторных параметров объекта по набору изображений.Использование технологии обработки изображений с помощью смарт-камер для определения параметров объекта.
Бесплатно
Разработка цифровой электронной подсистемы микромеханического гироскопа с кольцевым резонатором
Статья научная
Рассмотрены принципы разработки системы управления для микроэлектромеханического (МЭМ) гироскопа с кольцевым резонатором с максимально широким применением цифровых технологий. Приведено описание предложенной системы управления и результаты численного моделирования её работы. Показана возможность использования значения частоты первичных колебаний для высокоточного измерения температуры. Представлены результаты испытаний на автоматизированном испытательном стенде макетного образца гироскопа, полностью подтверждающие работоспособность разработанной цифровой системы управления.
Бесплатно
Распространение возмущений в пограничном слое в условиях слабого гиперзвукового взаимодействия
Статья научная
Исследованы процессы распространения возмущений в ламинарных пограничных слоях при больших скоростях внешнего потока. Впервые получено интегральное соотношение, определяющее скорость распространения возмущений для режима слабого гиперзвукового взаимодействия.
Бесплатно
Распространение возмущений в пограничном слоена вращающемся конусе в сверхзвуковом потоке газа
Статья научная
Ислледуется влияние вращения конуса в сверхзвуковом потоке газа на скорость распространения возмущений в пограничном слое. Производится расчет погранично- го слоя на вращающемся конусе в предположении безградиентного внешнего течения, рассчитывается диаграмма направленностей скорости распространения возмущения в пограничном слое.
Бесплатно
Расчетно-экспериментальный метод анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) авиаконструкций
Статья научная
Предложена новая методика расчетно-экспериментального анализа напряженно- деформированного состояния (НДС) авиаконструкций с использованием спекл- голографической интерферометрии при сложном напряженно-деформированном состо- янии (НДС).
Бесплатно
Статья научная
Приведена методика проведения экспериментальных исследований обтекания мо- делей высотных зданий в условиях окружающей застройки в аэродинамической трубе Т-1-2 ЦАГИ в условиях приземного ветрового профиля и в равномерном потоке в рам- ках требований нормативной базы.
Бесплатно
Статья научная
Решается задача строгого обоснования факта максимальности энтропии на гладкой выпуклой носовой части поверхности тела, обтекаемого однородным сверхзвуковым потоком идеального газа в несимметричном случае. М. Д. Ладыженским еще до 1968 года было предложено доказательство этого факта, но только для тел вращения при некоторых малых углах атаки. Какая-либо оценка диапазона таких углов отсутствовала. В связи с этим академик А. А. Дородницын в 1968 году констатировал отсутствие строгого обоснования максимальности энтропии на гладкой выпуклой носовой части поверхности тела даже для тел вращения (тем самым поставив задачу найти такое обоснование). Для несимметричных носовых частей и для осесимметричных тел под углом атаки строгое обоснование было получено Г. Б. Сизых в 2019 году. Соответствующее доказательство было опубликовано в кратком виде так, что обоснованность некоторых шагов доказательства оказалась сложна для понимания. Доказательство 2019 года приводится в развернутом виде, с подробным обоснованием всех шагов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы применения системного подхода для анализа системы про- тивоюзной защиты. В рамках построения дерева отказов для противоюзной системы изложена методика формулирования основной функции и главного неблагоприятного события.
Бесплатно
