Новости

Расчет воздействия горячих струй двигателей на охлаждаемую преграду

Специалисты Центра инженерно-физических расчетов и анализа (АО "ЦИФРА") совместно с сотрудниками БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова завершили работы по моделированию и расчету взаимодествия горячих струй двигателей летательных аппаратов на охлаждаемую преграду с помощью программного пакета ANSYS Fluent.

В настоящее время в мировой практике реализованы и в разной степени успешно применяются несколько способов взлета летательных аппаратов с авианесущего корабля: вертолетный взлет; взлет при помощи катапульты; взлет при помощи трамплина. Высокие параметры тяговооруженности отечественных корабельных истребителей позволяют использовать для их взлета с авианосца трамплин, который представляет собой плавную горку в носовой части корабля. Она обеспечивает самолету при сходе с палубы вертикальную составляющую скорости, что дает возможность сократить дистанцию разбега.

При взлете с носового трамплина летчик испытывает небольшие продольные перегрузки и полностью контролирует ситуацию. С другой стороны, старт с трамплина, происходящий при относительно невысоких скоростях поступательного движения, диктует строгие требования к тяговооруженности летательного аппарата, характеристикам его устойчивости и управляемости. Двигатели выводятся на взлетный режим еще до начала разбега. Чтобы предотвратить возможное повреждение оборудования авианосца и стоящих позади летательных аппаратов горячими газами работающих на максимальных режимах двигателей самолетов, в составе авиационно-технических средств корабля предусмотрены подъемные охлаждаемые преграды - газоотражательные щиты, которые устанавливаются на пути распространения горячих газовых струй. Высокие значения тепловых потоков, воспринимаемые преградой, могут привести к ее прогару, вследствие чего в конструкции газоотражательных щитов используют системы жидкостного охлаждения.

ГОЩ

При проектировании газоотражательных щитов актуальными для моделирования и расчета являются следующие задачи:

  • определение газодинамической и тепловой обстановки в зоне взаимодействия высокотемпературных струй двигателей с преградой для выявления области, безопасной для работы персонала и техники;
  • моделирование сопряженного теплообмена, представляющего интерес для разработки или оптимизации конструкции системы охлаждения газоотражательных щитов.

В работе решена задача газодинамики и сопряженного теплообмена при взаимодействии высокотемпературных струй с газоотражающей преградой. Решение получено средствами численного моделирования в пакете Ansys Fluent на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса, для замыкания которых применяются различные дифференциальные модели турбулентности.

ГОЩ модель

На первом этапе исследований проведена верификация моделей турбулентности на основе решения тестовых задач и сопоставления результатов с экспериментом. Рассмотренные модели турбулентности показали существенное завышение (до 20%) температуры на оси струи по сравнению с экспериментом. Согласование данных расчета и эксперимента достигнуто за счет корректировки констант в модели турбулентности.

Трехмерные нестационарные расчеты проведены на блочно-структурированных сетках, число ячеек изменялось от 1 до 3 млн. в зависимости от параметров задачи. Для исследования теплового нагружения струй на элементы газоотражателей выполнено решение сопряженной газодинамической и тепловой задачи о конвективном и лучистом теплообмене горячих струй с поверхностью преграды.

Nozzle small

Промоделирована работа системы жидкостного охлаждения газоотражателей. Проведены параметрические исследования влияния угла наклона газоотражательной преграды на формирование границ зоны высоких значений скорости и температуры.

Связанные новости
В октябре этого года Центр инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») отмечает 5 лет со дня создания компании.
Центр инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») и петербургская компания ООО «АНТИГРАВИТАЦИЯ», оператор аэротрубы FLYARENA, заключили соглашение о сотрудничестве, в рамках которого специалисты двух компаний выполнят проектирование и разработку элементов серии энергоэффективных аэротруб.
Связанные публикации в блоге
В условиях пандемии коронавируса исследователи ищут пути предотвращения новых заражений. Теперь, когда Всемирная организация здравоохранения признала, что коронавирус способен длительное время оставаться на поверхности предметов и распространяться вместе с частицами по воздуху, стало очевидно, что вопросы дезинфекции и управления воздушными потоками играют ключевую роль в борьбе с эпидемией.
Задачи на расчет дрейфа судна (снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения), его курсовой устойчивости и ходкости являются чрезвычайно актуальными. Особенно важно провести расчеты при движении судов с большим водоизмещением, например, контейнеровозов и балкеров, по фарватерам и узким каналам, где возможен выход на мель. Подобные задачи зачастую возникают при проектировании портов и перегрузочных терминалов.
Связанные вебинары
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.
На вебинаре будут рассмотрены методы, применяемые для моделирования трещин, основы теории механики разрушения, а также прикладные задачи, решенные специалистами АО "ЦИФРА" в ПО Ansys.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время!