Конические тела с волнообразным поперечным контуром, имеющие минимальное волновое сопротивление

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача построения поперечного контура конического тела, имеющего минимальное волновое сопротивление в диапазоне сверхзвуковых скоростей, при условии сохранения длины и объема. За исходное тело принят конус, сделано предположение о локальности связи между изменениями геометрических параметров и давления на поверхности, и применена квадратичная аппроксимация. Найденное решение сопоставлено с результатами, полученными в рамках модели Ньютона, и предложено объединение этих решений на основе допущения о степенной зависимости между радиусом и производной радиуса по угловой координате. При этом выделяется класс контуров, у которых половинка цикла состоит из элемента с монотонным изменением радиуса и дуги окружности, и описывается заданием одного геометрического параметра — показателя степени. В рамках модели невязкого совершенного газа проведена прямая численная оптимизация формы поперечного контура и показана возможность уменьшения волнового сопротивления по сравнению со звездообразными телами, имеющими плоские грани.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Таковицкий

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Автор, ответственный за переписку.
Email: c.a.t@tsagi.ru
Россия, Жуковский

Список литературы

  1. Ferry A., Ness N., Kaplita T. Supersonic flow over conical bodies without axial symmetry // JAS. 1953. 20. № 8. P. 563–571.
  2. Майкапар Г.И. О волновом сопротивлении неосесимметричных тел при сверхзвуковых скоростях // ПММ. 1959. T. 23. Вып. 2. С. 376–378.
  3. Гонор А.Л. О пространственных телах наименьшего сопротивления при больших сверхзвуковых скоростях // ПММ. 1963. Т. 27. Вып. 1. С. 185–189.
  4. Гонор А.Л., Черный Г.Г. Поперечный контур тела минимального волнового сопротивления / Теория оптимальных аэродинамических форм / Под ред. А. Миеле. М.: Мир, 1969. С. 292–305.
  5. Миеле А., Саарис Дж. Поперечный контур тела минимального полного сопротивления / Теория оптимальных аэродинамических форм / Под ред. А. Миеле. М.: Мир, 1969. С. 306–324.
  6. Аргучинцева М.А. Аналитическое решение одного класса вариационных задач аэродинамики больших скоростей // Известия Иркутского государственного университета. Сер.: Математика. 2007. Т. 1. № 1. С. 52–61.
  7. Ведерников Ю.А., Гонор А.Л., Зубин М.А., Остапенко Н.А. Аэродинамические характеристики звездообразных тел при числах М = 3–5 // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа.1981. № 4. С. 88–93.
  8. Зубин М.А., Лапыгин В.И., Остапенко Н.А. Теоретическое и экспериментальное исследование структуры сверхзвукового обтекания тел звездообразной формы и их аэродинамических характеристик // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1982. № 3. С. 34–40.
  9. Щепановская Г.И., Щепановский В.А. Влияние ударного слоя на вязкое сопротивление звездообразных тел с плоскими боковыми гранями // Прикладная механика и техническая физика.1985. № 4. С. 105–112.
  10. Гусаров А.А., Дворецкий В.М., Иванов М.Я., Левин В.А., Черный Г.Г. Теоретическое и экспериментальное исследование аэродинамических характеристик пространственных тел // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1979. № 3. С. 97–102.
  11. Якунина Г.Е. К построению оптимальных пространственных форм в рамках модели локального взаимодействия // ПММ. 2000. Т. 64. Вып. 2. С. 299–310.
  12. Якунина Г.Е. Об оптимальных неконических и несимметричных пространственных конфигурациях // ПММ. 2000. Т. 64. Вып. 4. С. 605–614.
  13. Крайко А.Н., Пудовиков Д.Е., Якунина Г.Е. Теория аэродинамических форм, близких к оптимальным. М.: Янус-К, 2001. 132 с.
  14. Таковицкий С.А. Аналитическое решение в задаче построения осесимметричных носовых частей минимального волнового сопротивления // Изв. РАН. МЖГ. 2006. № 2. С. 157–162.
  15. Таковицкий С.А. Усеченные степенные тела как результат приближенного решения задачи Ньютона о теле с минимальным сопротивлением // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 5. С. 113–118.
  16. Таковицкий С.А. Осесимметричные носовые части с передним торцом и гипергеометрической образующей как результат решения задачи Ньютона о теле минимального сопротивления при заданных габаритах и объеме // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. 54. № 4. С. 21–27.
  17. Таковицкий С.А. Метод расчета сверхзвукового обтекания летательных аппаратов с использованием многозонных расчетных сеток // Труды ЦАГИ. 1997. Вып. 2590.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сопоставление контуров тел, φ1pl = 0.5φN: 1 — тело, построенное оптимизацией по трем параметрам; 2 — тело, построенное оптимизацией по одному параметру; 3 — звездообразное тело. с плоскими боковыми поверхностями лучей.

Скачать (67KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Линии равных значений давления p/p∞ в поле течения около тел, построенных оптимизацией по трем (а) и одному (б) параметру, и около звездообразного тела с плоскими боковыми поверхностями лучей (в), φ1pl = 0.5φN.

Скачать (136KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024