539.3 Численное моделирование сопряженных аэрогазодинамических и термомеханических процессов в композитных конструкциях высокоскоростных летательных аппаратов

Димитриенко Ю.И.(МГТУ им.Н.Э.Баумана), Коряков М.Н.(МГТУ им.Н.Э.Баумана), Захаров А.А.(МГТУ им.Н.Э.Баумана), Строганов А.С.(МГТУ им.Н.Э.Баумана)

СОПРЯЖЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, АЭРОГАЗОДИНАМИКА, ТЕРМОМЕХАНИКА, ГИПЕРЗВУК, ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС, ТЕРМОДЕСТРУКЦИЯ, КОМПОЗИТЫ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕПЛОВАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, ПОРОВОЕ ДАВЛЕНИЕ, ТЕРМОНАПРЯЖЕНИЯ, РАССЛОЕНИЕ


doi: 10.18698/2309-3684-2014-3-324


Предложен алгоритм численного моделирования сопряженных аэрогазодинамических и термомеханических процессов в композитных конструкциях высокоскоростных летательных аппаратов, который позволяет рассчитывать все параметры трехмерного аэрогазодинамического потока в окрестности поверхности аппарата, теплообмен на поверхности, процессы внутреннего тепломассопереноса в конструкции из термодеструктирующего полимерного композитного материала, а также процессы изменения термодеформирования композитной конструкции, включающие в себя эффекты изменения упругих характеристик композита, переменную тепловую деформацию, усадку, вызванную термодеструкцией, образование внутрипорового давления газов в композите. Приведен пример численного моделирования сопряженных процессов в модельной композитной конструкции высокоскоростного летательного аппарата, иллюстрирующий возможности предложенного алгоритма.


[1] Anderson J. D. Hypersonic and high-temperature gas dynamics. 2th ed. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Virginia, Reston, 2006, 232 p.
[2] Лунёв В.В. Гиперзвуковая аэродинамика. Москва, Машиностроение, 1975, 330 с.
[3] Тирский Г.А. Гиперзвуковая аэродинамика и тепломассообмен спускаемых космических аппаратов и планетных зондов. Москва, Физматлит, 2011, 548 с.
[4] Лесин А.Б., Лунёв В.В. Аномальный теплообмен на треугольной пластине с затупленным носком в гиперзвуковом потоке. Механика жидкости и газа, 1994, № 2, .
[5] McNamara J., Friedmann P. Aeroelastic and aerothermoelastic analysis of hypersonic vehicles: Current status and future trends. 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 23−26 April 2007, Honolulu, Hawaii. URL: http://www.mecheng.osu.edu/lab/cael/sites/default/files/AIAA-2007-2013
[6] Crowell A.R., McNamara J.J., Miller B.A. Hypersonic aerothermoelastic response prediction of skin panels using computational fluid dynamic surrogates. ASDJournal, 2011, vol. 2, no. 2, pp. 3−30.
[7] В.П. Котенев, В.А. Сысенко. Аналитические формулы повышенной точности для расчета распределения давления на поверхности выпуклых затупленных тел вращения произвольного очертания. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 1, с. 68−81.
[8] Братчев А.В., Забарко Д.А., Ватолина Е.Г., Коробков А.А., Сахаров В.И. Вопросы теплотехнического проектирования перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов аэробаллистического типа. Изв. ин-та инженерной физики, 2009, т. 2, № 12, с .42−49.
[9] Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. Москва, Энергия, 1976, 368 с.
[10] Димитриенко Ю.И., Захаров А.А., Коряков М.Н. Модель трехмерного пограничного слоя и ее численный анализ. Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. Естественные науки, 2011, cпец. выпуск, с. 136−150.
[11] Димитриенко Ю.И., Котенев В.П., Захаров А.А. Метод ленточных адаптивных сеток для численного моделирования в газовой динамике. Москва, Физматлит, 2011, 286 с.
[12] Димитриенко Ю.И., Коряков М.Н., Захаров А.А., Сыздыков Е.К. Развитие метода ленточно-адаптивных сеток на основе схем TVD для решения задач газовой динамики. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2011, № 2, с. 87−97.
[13] Гильманов А.Н. Методы адаптивных сеток в задачах газовой динамики. Москва, Физматлит, 2000, 248 с.
[14] Димитриенко Ю.И. Механика композиционных материалов при высоких температурах. Москва, Машиностроение, 1997, 366 с.
[15] Dimitrienko Yu.I. Thermal stresses and heat mass-transfer in ablating composite materials. International Journal of Heat Mass Transfer, 1995, vol. 38, no. 1, pp. 139−146.
[16] Dimitrienko Yu.I. Thermal stresses in ablative composite thin-walled structures under intensive heat flows. International Journal of Engineering Science, 1997, vol. 35, no. 1, pp. 15−31.
[17] Dimitrienko Yu.I. A structural thermomechanical model of textile composite materials at high temperatures. Composite science and technologies, 1999, vol. 59, pp. 1041−1053.
[18] Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Сыздыков Е.К. Моделирование термомеханических процессов в композитных оболочках при локальном нагреве излучением. Механика композиционных материалов и конструкций, 2011, т. 17, №1, с. 71−91.
[19] Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Сыздыков Е.К. Моделирование внутреннего тепломассопереноса и термонапряжений в композитных оболочках при локальном нагреве. Математическое моделирование, 2011, т. 23, № 9, с. 14−32.
[20] Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Сыздыков Е.К. Численное моделирование процессов тепломассопереноса и кинетики напряжений в термодеструктирующих композитных оболочках. Вычислительные технологии, 2012, т. 17, № 2, с. 44−60.
[21] Димитриенко Ю.И., Захаров А.А., Коряков М.Н., Сыздыков Е.К. Численное решение сопряженной задачи аэрогазодинамики и внутреннего теплопереноса в конcтрукциях гиперзвуковых летательных аппаратов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып. 11. URL: http://engjournal.ru/articles/426/426.pdf
[22] Димитриенко Ю.И. Тензорное исчисление. Москва, Высшая школа, 2001, 575 с.
[23] Краснов Н.Ф. Аэродинамика. В 2 т. Москва, Высшая школа, 1980, т. 1, 495 с., т. 2, 416 с.


Димитриенко Ю. И., Коряков М. Н., Захаров А. А., Строганов А. С. Численное моделирование сопряженных аэрогазодинамических и термомеханических процессов в композитных конструкциях высокоскоростных летательных аппаратов. Математическое моделирование и численные методы, 2014, №3 (3), c. 3-24



Скачать статью

Колличество скачиваний: 99