СЕМИНАР ПО МЕХАНИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД
Уважаемые коллеги!
В среду, 18 декабря 2013 г., в кинозале Института механики МГУ в 12.00 состоится очередное заседание семинара по механике сплошных сред под руководством А.Г. Куликовского, В.П. Карликова и О.Э. Мельника.
Крайко А.А.
ЦИАМ им. П.И. Баранова
ПРОФИЛИРОВАНИЕ СОПЕЛ И ПЕРЕХОДНЫХ КАНАЛОВ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Работа посвящена решению задач оптимального профилирования пространственных сопел и переходных каналов. Профилирование осуществляется разработанными прямыми методами оптимизации, использующими при аппроксимации профилируемых объектов поверхности Бернштейна-Безье. Апробация предложенного подхода на задаче профилирования сверхзвуковой части осесимметричного сопла Лаваля максимальной тяги при фиксированной длине показала, что спрофилированные сопла уступали точному решению, полученному методом контрольного контура, не более 0.03% по тяге при 2-х варьируемых параметрах. В качестве примера задачи, не допускающей переход к контрольному контуру, был рассмотрен случай профилирования сверхзвуковой части осесимметричного сопла Лаваля максимальной тяги при фиксированной площади боковой поверхности. Кроме того, реализовано профилирование сверхзвуковых частей сопел с непосредственным учётом вязкости газа в процессе оптимизации. Полученные результаты показали возможность эффективного использования предложенного метода при профилировании широкого класса пространственных аэродинамических форм.
Разработанный метод применяется к задаче профилирования пространственной сверхзвуковой части сопла максимальной тяги из плотной многосопловой компоновки, в том числе, с произвольной формой критического сечения. Рассмотрен ряд примеров, посвящённых профилированию пространственных сопел, содержащих участки с дозвуковым течением. Первой рассматривается задача профилирования околозвукового сопла максимальной тяги двигателя с малой инфракрасной заметностью, которая решается в рамках уравнений Рейнольдса. Затем – задача профилирования пространственного сопла высокоскоростного прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) с максимальной проекцией на заданное направление вектора тяги. Также сформулирована и решена задача профилирования сопла ПВРД с учётом аэродинамических характеристик летательного аппарата с минимальным расходом топлива на крейсерском режиме. В этом случае направление вектора тяги не задано и находится в процессе оптимизации.
В рамках уравнений Рейнольдса построены оптимальные формы образующих осесимметричных кольцевых переходных каналов трёх типов, обеспечивающих низкий уровень потерь полного давления. Исследуется влияние длины переходного участка на уровни потерь полного давления. Кроме того, рассмотрена задача профилирования пары пространственных переходных каналов регенератора перспективного ТРДД сложного термодинамического цикла, обеспечивающих низкий расчётный уровень потерь полного давления.