Молодой учёный

72 Технические науки
«Молодой учёный» . № 5 (40) . Май, 2012 г.
Разработка дренажной модели профиля с механизацией для автоматизированного
эксперимента в аэродинамической трубе
Хоробрых Михаил Александрович, студент
Самарский государственный аэрокосмический университет им. ак. С.П. Королева (национальный исследовательский университет)
Целью исследований является автоматизация эксперимента,
экспериментальное и расчетное определение
величины подъемной силы, силы лобового сопротивления
и отрывной зоны при обтекании профиля с
вращающимся цилиндром и выдувом воздуха.
Выполнен расчет обтекания профиля при помощи пакета
газодинамического анализа Flow Simulation, являющегося
составной частью пакета SolidWorks [1], который
основывается на методе конечных элементов. Применение
этого пакета позволяет достаточно точно получать
основные характеристики профиля: Cx, Cy и др. А также
визуализировать картину обтекания профиля.
Для достижения поставленной цели было выполнено:
– проектирование дренажной модели профиля GA
(W)-1 [2] со съёмным вращающимся цилиндром в программном
пакете Solid Works (рис. 1);
– изготовление модели с помощью 3D принтера;
– математическое моделирование обтекания аэродинамического
профиля GA (W)-1 в вычислительном пакете
Solid Works Flow Simulation (рис. 2);
– экспериментальное исследование обтекания модели
профиля в аэродинамической трубе.
Экспериментальная модель профиля с отклоненным
закрылком и вращающемся цилиндром с выдувом струи
через щель цилиндра, спроектирована таким образом,
что позволяет провести автоматизированный эксперимент.
Под автоматизированным экспериментом предпо-
лагается автоматическое изменение углов атаки модели и
закрылка, снятие показаний с дифференциального электронного
манометра в автоматическом режиме.
В работе рассмотрены основные особенности применения
расчётного метода и результаты расчёта для профиля
GA (W)-1.
Так на рис. 3 показано сравнение результатов математического
моделирования расчёта аэродинамических характеристик
профиля GA (W)-1 в вычислительном пакете
Solid Works Flow Simulation с экспериментальными результатами
[2]. расчеты велись на персональном компьютере
с процессором Intel Core i5, 2.3 ГГц, ОЗУ 4 Гб с
общим количеством расчетных ячеек 941364. Время расчета
одного угла атаки составило примерно 45 минут.
На рис. 3 показано хорошее согласование расчетных и
экспериментальных данных [2] для аэродинамических характеристик
профиля GA (W)-1 без закрылка. Незначительное
расхождение между экспериментальными и расчётными
данными наблюдается на углах атаки близких к
критическим. Можно отметить, что оценка среднего квадратического
отклонения в диапазоне углов атаки от -7 до
+10 градусов составляет 2 %, а во всем диапазоне углов
атаки, показанном на рис. 3, эта же величина равна 4 %.
Таким образом, математическое моделирование в вычислительном
пакете Solid Works Flow Simulation при использовании
модели турбулентности k-Ɛ дает хорошо согласованный
результат с экспериментом.
Рис. 1 Рис. 2