Разработка методики оценки термонапря-жений в элементах конструкции летательных аппаратов


Просмотр статьи
PDF, 3,6 МБ

Development of a method for assessing ther-mal stresses in structural elements of aircraft

A 2D computational-theoretical technique (on a structured computational grid) has been de-veloped that makes it possible to find a solution to a system of equations of linear thermoe-lasticity with boundary conditions of a general form for key elements of an aircraft moving at supersonic and hypersonic speeds in the Earth's atmosphere. It is assumed in the work that the effect of coupling between the deformation and temperature fields is small.

mathematical modeling, thermal deformation, development of numerical methods, aircraft

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.24.2.1039


Том 24, выпуск 2, 2023 год



Разработана 2D расчетно-теоретическая методика (для структурированной расчетной сетки), позволяющая находить решение системы уравнений линейной термоупругости с граничными условиями общего вида для ключевых элементов летательного аппарата, двигающегося со сверхзвуковой и гиперзвуковой скоростью в атмосфере Земли. В ра-боте принято, что эффект связанности полей деформации и температуры мал.

математическое моделирование, термическая деформация, разработка численных ме-тодов, летательный аппарат.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.24.2.1039


Том 24, выпуск 2, 2023 год



1. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2001. 550 с.
2. Зализняк В. Е. Основы вычислительной физики Часть 1. Введение в конечно-разностные методы. Техносфера, Москва, 2008. 223 c.
3. Коваленко А.Д. Термоупругость. Учебное пособие. К.: Вища школа, 1975. 215 с.
4. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособие: Для вузов. В 10 т. Т. VII. Теория упругости. – 5-е изд., стереот. – М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2003. – 264 с – ISBN 5-9221-0122-6 (Т. VII).
5. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплооб-мен: В 2-х т. Т. 1: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 384 с.
6. Мелан Э., Паркус Г. Термоупругие напряжения, вызываемые стационарными темпе-ратурными полями. – М.: Физматгиз, 1958. – 167 с.
7. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978. 590 с.
8. Альшина Е.А., Болтнев А.А., Качер О.А. Эмпирическое улучшение простейших гра-диентных методов // Математическое моделирование. 2005. Т. 17, № 6. С. 43-57.
9. Головачев Ю.П. Численное моделирование течений вязкого газа в ударном слое. М.: Наука, 1996. 376 с.
10. Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А., Федорук М.П. Численное моделирование методами частиц в ячейках Рос. акад. наук, Сиб. отд–ние, Ин–т выч. технологий, Новосиб. гос. ун–т. Новосибирск: Изд–во СО РАН, 2004. 360 с.
11. Thompson J .F. Numerical Grid Generation. – Amsterdam, North-Holland: Elsevier Sci-ence, 1985. – ISBN 0-444-00985-X.
12. Вабищевич П. Н., Пулатов С. И. Вычислительный алгоритм конформного отображе-ния // Математическое моделирование. – Январь 1989. – Т. 1, № 1. – C. 132–139.
13. Handbook of Grid Generation / Ed. by J. F. Thompson, B. K. Soni, N. P. Weatherill. – CRC Press LLC, 1999. – ISBN 0-8493-2687-7.
14. Методы вычислительной гидродинамики для анализа безопасности объектов ТЭК. : Т78 Труды ИБРАЭ РАН / под общ. ред. чл.-кор. РАН Л. А. Большова. – Вып. 3. – М. : Наука, 2008. – 207 с. : ил. ISBN 978-5-02-036941-2
15. Голованов Н.Н. Геометрическое моделирование Изд. физ.-мат. лит., 2002. 472 с.
16. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам. / Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1985. – 304 с
17. Nakamura S. Noniterative grid generation using parabolic difference equations for fuse-lage-wing flow calculations. VIII Internat. Conf. Numer. Meth. in Fluid Dynamics. Aa-checn, Germany, June 1982
18. Ерёмин В.В., Михалин В.А. Построение вычислительной сетки для расчёта обтека-ния тел сложной геометрической формы. Конструирование алгоритмов и решение задач математической физики: Сб. науч. тр. / Под ред. Г.П. Воскресенского и А.В. Забродина. – М., ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 1991.
19. Михалин В.А. Модификация параболического генератора сеток. Вопр. атомной науки и техн. – Сер. Матем. моделирование физ. процессов. 1995. № 1–2.
20. С. К. Годунов “Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидродинамики”, Матем. сб., 47(89):3 (1959), 271–306
21. В. М. Ковеня. Д. В. Чирков. Методы конечных разностей и конечных объемов для решения задач математической физики. Новосибирск: Издательство Новосибирского государственного университета, 2013. 86 с.
22. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Approximate calculation of convective heat transfer near hy-personic aircraft surface // Journal of Enhanced Heat Transfer. 2018. V. 25 (2). P. 181-193.
23. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Calculation of heat transfer and drag coefficients for aircraft geometric models // Applied Sciences. 2022. V. 12. P. 11011.
24. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Numerical Simulation of Pulsed Jets of a High-Current Pulsed Surface Discharge // Computational Thermal Sciences. 2021. V. 13. P. 45-56.
25. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Starostin A.V. Development of a Mathematical Model and the Numerical Solution Method in a Combined Impact Scheme for MIF Target // Russian Journal of Nonlinear Dynamics. 2020. V. 16. No. 2. P. 325-341.
26. Котов M.A., Рулева Л.Б., Солодовников С., Суржиков С.Т. Проведение экспериментов по обтеканию моделей в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т. 14, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/428/
27. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Моделирование турбулентности в сверхзвуковых струйных течениях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Том 9. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/142/