НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o100.pdf (1475.26Кб)

УДК 534.12+534-14

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Представленная работа является продолжением исследования аэроупругих колебаний тонкостенных конструкций при пространственном обтекании дозвуковым потоком. Разработан и протестирован оригинальный комплексный алгоритм решения сопряженной задачи аэроупругости, позволяющий провести прямое численное моделирование колебаний конструкции в пространственном потоке несжимаемой среды. На основе моделирования проведено исследование спектра вынуждающих сил, действующих при пространственном обтекании на составную упругую конструкцию, установленную на непроницаемом экране.
В настоящее время актуальной задачей является уточнение математических моделей нестационарных нагрузок, действующих на упругие конструкции космического назначения, такие как ракеты-носители, башни обслуживания, установленные на стартовом комплексе. В работе рассматриваются две тонкостенные консольно закрепленные оболочки вращения, связанные системой упругих связей, установленые рядом на непроницаемом экране так, что оси вращения перпендикулярны экрану. Численно, с использованием метода вихревых элементов исследуется динамика упругой системы при пространственном отрывном обтекании потоком несжимаемой среды. Особенностью алгоритма является использование при подготовке данных для расчета динамики оболочки распространенного коммерческого комплекса MSC Patran/Nastran, что позволяет рассматривать весьма сложные динамические схемы.
Проведены первые расчеты модельной задачи о вынужденных колебаниях двух связанных цилиндрических оболочек в потоке несжимаемой среды. Сравнение спектров нагрузок для упругой и абсолютно жесткой конструкции показало, что спектры изменяются незначительно. Требуется проведение дальнейших расчетов, в которых необходимо будет увеличить длительность проведенных расчетов, дискретизацию при построении расчетной схемы и учет большего числа форм колебаний, что потребует увеличения вычислительных мощностей.
Опыт расчета аэроупругой динамики сложной упругой конструкции с учетом экрана оказался вцелом успешным, что позволяет перейти к рассмотрению прототипов стартовых комплексов ракет космического назначения.

1. Петров К.П. Аэродинамика транспортных космических систем. М .: Эдиториал УРСС, 2000. 366 с .
2. Selvi Rajan S., Santhoshkumar M., Lakshmanan N., Nadaraja Pillai S., Paramasivam M. CFD Analysis and Wind Tunnel Experiment on a Typical Launch Vehicle Model // Tamkang Journal of Science and Engineering. 2009. Vol. 12, no. 3. P. 223-229.
3. Ivanco T.G., Keller D.F. Investigation of Ground-Wind Loads for Ares Launch Vehicles // Journal of Spacecraft and Rockets. 2012. Vol . 49, no . 4. P . 574-585.
4. Ларичкин В.В. Аэродинамика цилиндрических тел и некоторые инженерные задачи экологии. Новосибирск: Изд-во НГТУ , 2006. 304 с.
5. Александров А.А., Драгун Д.К., Забегаев А.И., Ломакин В.В. Механика контейнерного старта ракеты при действии поперечных нагрузок // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 3. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/631.html (дата обращения 18.04.2014).
6. Федяевский К.К., Блюмина Л.Х. Гидродинамика отрывного обтекания тел. М.: Машиностроение, 1977. 12 0 с .
7. Dowell E.H., Ilgamov M. Studies in Nonlinear Aeroelasticity. Springer-Verlag New York, 1988. 455 p. DOI:10.1007/978-1-4612-3908-6
8. Païdoussis M.P., Price S.J., de Langre E. Fluid-Structure Interactions. Cross-Flow-Induced Instabilities. Cambridge University Press, 2014. 414 p.
9. Ермаков А.В., Щеглов Г.А. Моделирование методом вихревых элементов динамики цилиндрической оболочки в пространственном потоке жидкости // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 3. С. 35-41.
10. Щеглов Г.А. Модификация метода вихревых элементов для расчета гидродинамических характеристик гладких тел // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2009. № 2. С. 26-35.