cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2018-21-1-60-66caht-1184Research ArticleАвиационная и ракетно-космическая техникаAviation, rocket and space technologyВОЗМОЖНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕРХЗВУКОВОГО ОБТЕКАНИЯ ПРОФИЛЯ ВБЛИЗИ ЭКРАНА МЕТОДОМ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО АНАЛОГОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯTHE POSSIBILITY OF STUDYING SUPERSONIC FLOW PROFILE CLOSE TO THE SCREEN BY THE METHOD OF HYDRAULIC ANALOG MODELINGАлиакбаровД. Т.AliakbarovD. T.

Алиакбаров Дилмурод Тнишбаевич - старший преподаватель кафедры технической эксплуатации воздушных судов и оборудования Ташкентского государственного технического университета.

Ташкент

Dilmurod T. Aliakbarov - Senior Lecturer of the Aircraft and Equipment Technical Maintenance Chair of Tashkent State Technical University.

Tashkent

adt_tgai@mail.ruКукинА. А.KukinA. A.

Кукин Анатолий Александрович - старший преподаватель кафедры технической эксплуатации воздушных судов и оборудования Ташкентского государственного технического университета.

Ташкент

Anatoly A. Kukin - Senior Lecturer of the Aircraft and Equipment Technical Maintenance Chair of Tashkent State Technical University.

Tashkent

 

kukinaeroplan@mail.ruТрофимовВ. В.TrofimovV. V.

Трофимов Владимир Владимирович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов Московского государственного технического университета гражданской авиации.

Москва

Vladimir V. Trofimov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Aircraft Aerodynamics, Structures and Strength Chair, Moscow State Technical University of Civil Aviation.

Moscow

 

wwt1946@rambler.ruТашкентский государственный технический университетУзбекистанTashkent State Technical UniversityUzbekistanМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2018140320182116066Copyright © Алиакбаров Д.Т., Кукин А.А., Трофимов В.В., 20182018Алиакбаров Д.Т., Кукин А.А., Трофимов В.В.Aliakbarov D.T., Kukin A.A., Trofimov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1184

Сверхзвуковое обтекание системы тел (решетчатые крылья, крыло вблизи экранирующей поверхности, лопатки сверхзвуковых ступеней компрессора и т.п.) сопровождается сложными картинами скачков уплотнения, которые зависят от нескольких параметров, характеризующих взаимное расположение тел, их внешних форм и размеров, а также величины числа Маха. Эти картины определяются характером взаимодействия головного скачка уплотнения и скачка уплотнения на нижней поверхности профиля, вызванного изменением направления течения в результате отклонения закрылка.

В статье представлены результаты исследования сверхзвукового обтекания профиля с закрылком вблизи экрана, полученные с использованием метода гидравлического аналогового моделирования (метод газогидравлической аналогии). Этот метод основан на аналогии уравнений движения, описывающих плоское течение газа и тонкого слоя жидкости, и применяется при решении большого класса плоских задач стационарной и нестационарной газовой динамики.

Параметрами, влияющими на структуру обтекания профиля вблизи экрана, являются: число Маха движения профиля со значениями М∞= 1,4 ÷ 1,9; относительное отстояние профиля от экрана со значениями Нз= 0,2 ÷ 1,0; угол отклонения закрылка со значениями δз = 0 ÷ 40°. В процессе экспериментального исследования определены изменения структуры скачков уплотнения и выявлено влияние на данный процесс вышеперечисленных параметров. Результаты экспериментального исследования представлены в виде графических зависимостей относительного положения скачка уплотнения на нижней поверхности профиля при различных значениях числа Маха, относительного положения профиля от экрана и угла отклонения закрылка Δ = f (М∞,Нз, δз). На основании анализа полученных зависимостей выведен обобщенный параметр, позволяющий определять границы изменения структуры скачков уплотнения в данном типе задач.

 

Supersonic flow around the system of bodies (lattice wings, a wing near the shielding surface, blades of supersonic stages of the compressor, etc.) is accompanied by complex pictures of shock waves, which depend on several parameters characterizing the mutual arrangement, the bodies of their external shapes and sizes, as well as the Mach number. These patterns are determined by the nature of the interaction of the head shock wave and the shock wave on the lower surface of the profile, caused by a change in the flow direction as a result of deflection of the flap.

The paper presents the results of an investigation of supersonic flow around a profile with a flap near the screen, obtained using the method of hydraulic analog simulation (the method of gas-hydraulic analogy). This method is based on the analogy of the equations of motion describing a planar gas flow and a thin liquid layer and is used in solving a large class of plane problems of stationary and nonstationary gas dynamics.

The parameters that affect the structure of the flow around the profile near the screen are: the Mach number of the profile movement with the values M∞ = 1.4 ÷ 1.9; relative distance of the profile from the screen with the values Нз = 0.2 ÷ 1.0; angle of flap deflection with values δз = 0 ÷ 40°. In the course of the experimental investigation, the changes in the structure of shock waves were determined and the influence of the above-mentioned parameters on the process was revealed. The results of the experimental study are presented in the form of graphical dependencies of the relative position of the shock wave on the lower surface of the profile for different Mach numbers, the relative position of the profile from the screen, and the angle of deflection of the flap Δ = f (М∞,Нз , δз). On the basis of the analysis of the obtained dependences, a generalized parameter is derived, which makes it possible to determine the boundaries of changes in the structure of shock waves in a given type of problem.

нестационарная газовая динамикапрофиль вблизи экранаскачок уплотненияаналоговое моделированиеnonstationary gas dynamicsthe airfoil is close to the screenshock waveanalog modelingReferencesБелоцерковский С.М., Одновол Л.А., Сафин Ю.З. и др. Решетчатые крылья. М.: Машиностроение, 1985. 320 с.Belotserkovskii S.M., Odnovol L.A., Safin Yu.Z., Tyulenev A.I., Frolov V.P., Shitov V.F. Reshetchatye kryl'ya [Lattice Wings]. M., Mechanical Engineering publ., 1985, 320 p. (in Russian)Ковалев Ю.М., Черемохов А.Ю. Ослабление воздушных ударных волн системой решеток // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 1997. Вып. 3. С. 39–43.Kovalev Yu.M., Cheremokhov A.Yu. Oslablenie vozdushnihkh udarnihkh voln sistemoyj reshetok [Weakening of air shock waves by a grid system]. Voprosih atomnoyj nauki i tekhniki, ser. Matematicheskoe modelirovanie fizicheskikh processov [Questions of atomic science and technics. Mathematical modeling of physical processes series], 1997, Issue 3, pp. 39–43. (in Russian)Гуляев В.В., Еременко С.М., Подобедов В.А. Влияние геометрических характеристик и кинематических параметров движения на аэродинамику крыла вблизи экрана // Научный Вестник МГТУ ГА. 2008. № 125. С. 20–28.Gulyaev V.V., Eremenko S.M., Podobedov V.A. Vliyanie geometricheskikh kharakteristik i kinematiceskikh parametrov dvizheniya na aehrodinamiku krihla vblizi ehkrana [Influence of geometric characteristics and kinematic parameters of motion on aerodynamics of the wing near the screen]. Nauchy Vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of MSTUCA], 2008, No. 125, pp. 20–28. (in Russian)Хлебников В.С. Аэродинамика элементов летательных аппаратов при стационарном и нестационарном сверхзвуковом отрывном обтекании. М.: Физматлит, 2014. 168 с.Khlebnikov V.S. Aehrodinamika ehlementov letateljnihkh apparatov pri stacionarnom i nestacionarnom sverkhzvukovom otrihvnom obtekanii [Aerodynamics of aircraft elements under conditions of steady and unsteady supersonic separated flow past]. M., Fizmatlit publ., 2014, p. 168. (in Russian)Зубин М.А., Максимов Ф.А., Остапенко Н.А. Ромбовидное крыло в сверхзвуковом потоке // Ломоносовские чтения. Научная конференция. Секция механики. 17–26 апреля 2017 г. Тезисы докладов. М.: Изд-во Московского университета, 2017. С. 99.Zubin M.A., Maksimov F.A., Ostapenko N.A. Rombovidnoe krihlo v sverkhzvukovom potoke [Rhomboid wing in supersonic flow]. Lomonosovskie chteniya. Nauchnaya konferenciya. Sekciya mekhaniki. 17-26 Aprelya 2017. Tezisih dokladov [Lomonosov readings. Scientific conference. Mechanics section. April 17–26th, 2017. Theses of reports]. M., MSU publ., 2017, p. 99. (in Russian)Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992. 424 с.Samarskiy A.A., Popov Yu.P. Raznostnihe metodih resheniya zadach gazovoyj dinamiki [Difference methods for solving gas dynamics problems]. M., Chief editorial board Fizmatlit publ., 1992, p. 424. (in Russian)Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1976. 400 с.Godunov S.K., Zabrodin A.V., Ivanov M.Ya., Kraiko A.N., Prokopov G.P. Chislennoe reshenie mnogomernykh zadach gazovoi dinamiki [Numerical solution of multidimensional problems of gas dynamics]. M., Chief editorial board Fizmatlit publ., 1976, p. 400. (in Russian)Виноградов Р.И., Жуковский М.И., Якубов И.Р. Газогидравлическая аналогия и ее практическое приложение. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.Vinogradov R.I., Zhukovskiy M.I., Yakubov I.R. Gazogidravlicheskaya analogiya i ee prakticheskoe prilozhenie [Gas hydraulic analogy and its practical application]. M., Mechanical Engineering publ., 1978, p. 152. (in Russian)Жуковский Н.Е. Аналогия между движением тяжелых жидкостей в открытом канале и газов в трубе // Полн. собр. соч. Т. 7. Гидравлика. М.-Л.: ОНТИ, 1937. С. 390–402.Zhukovskiyj N.E. Analogiya mezhdu dvizheniem tyazhelihkh zhidkosteyj v otkrihtom kanale i gazov v trube. Polnoye sobranie sochineniy. T. 7. Gidravlika [An analogy between the motion of heavy liquids in an open channel and gases in a pipe. Complete works. Vol. 7. Hydraulics]. Moscow-Leningrad, ONTI publ., 1937, pp. 390–402. (in Russian)Кукин А.А., Трофимов В.В., Эйсфельд О.А. Аналоговое моделирование задач нестационарной газовой динамики // Научный Вестник МГТУ ГА. 2016. № 223. С. 71–76.Kukin A.A., Trofimov V.V., Eisfeld O.A. Analogovoe modelirovanie zadach nestacionarnoyj gazovoyj dinamiki [Analog simulation problems nonstationary gas dynamics]. Nauchy Vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of MSTUCA], 2016, No. 223, pp. 71–76. (in Russian)Садыменко Т.П., Якубов И.Р. К вопросу о соответствии результатов гидравлического моделирования сверхзвуковых течений данным физических экспериментов и известных точных и численных расчетов // Моделирование течений газа с ударными волнами; сб. науч. трудов. Ташкент: ТашПИ. 1979. Вып. 285. С. 54–63.Sadimenko T.P., Yakubov I.R. K voprosu o sootvetstvii rezuljtatov gidravlicheskogo modelirovaniya sverkhzvukovihkh techeniyj dannihm fizicheskikh ehksperimentov i izvestnihkh tochnihkh i chislennihkh raschetov [Concerning the correspondence between the results of hydraulic modeling of supersonic flows to data of physical experiments and known exact and numerical calculations]. Modelirovanie techeniyj gaza s udarnihmi volnami [Modeling gas flow with shock waves]. Sbornik nauchnih trudov [Collection of scientific works]. Tashkent, PI, 1979, Issue 285, pp. 54–63. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.