Аэрогидрогазодинамика в вопросах и задачах
Министерство образования Российской Федерации
Омский государственный технический университет
В.И. Кузнецов, В.В. Макаров
АЭРОГИДРОГАЗОДИНАМИКА В ВОПРОСАХ И ЗАДАЧАХ
Практикум
Омск -2002
УДК 533.6.013 (073)
ББК 22.253 я 75
К 89
Рецензенты:
А.С. Ненишев, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Теплотехника и тепловые двигатели» СибАДИ;
В.Н. Лебедев, проф., заведующий кафедрой теплоэнергетики ОмГУПС
Кузнецов В.И., Макаров В.В.
К 89 Аэрогидрогазодинамика в вопросах и задачах: Практикум. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. - 79 с.
В практикум входят необходимые теоретические сведения, задачи с решениями по аэродинамике тел вращения в сверхзвуковом потоке. Предназначен для закрепления теоретических положений курса и приобретения навыков аэродинамических расчетов.
Для студентов специальностей 13.04.00 и 13.06.00.
ã В.И. Кузнецов, В.В. Макаров, 2002
ã Омский государственный
| |
технический университет, 2002
ВВЕДЕНИЕ
Некоторые летательные аппараты (например, ракета, артиллерийский снаряд) или конструктивные элементы могут иметь форму тела вращения. Исследования обтекания таких тел составляют содержание одного из важнейших разделов современной аэродинамики.
Корпус (фюзеляж) в виде тела вращения или тела, по форме близкого к нему, представляет собой наряду с крыльями, управляющими и стабилизирующими элементами важнейшую часть многих летательных аппаратов (ЛА). Некоторые типы аппаратов имеют корпус как единственный, другие как основной элемент аэродинамической схемы. Поэтому в аэродинамических исследованиях изучение обтекания тел вращения и разработка методов расчета силового воздействия на них при таком обтекании занимают большое место.
Результаты аэродинамического расчета можно использовать для оценки аэродинамических свойств летательного аппарата, если он по форме представляет собой тело вращения, или же применить эти результаты с соответствующими данными для несущих поверхностей (крыльев, рулей, стабилизаторов) и интерференционными поправками как отдельные составляющие для комбинации «корпус – крыло - оперение».
Исследования аэродинамических свойств тел вращения осуществляют либо для нахождения распределения давления и касательных напряжений (с последующим вычислением соответствующих суммарных силовых характеристик), либо для непосредственного получения таких характеристик. Эти исследования можно проводить с использованием аналитических решений или на основе различных численных методов с применением электронно-вычислительных машин. Современная аэродинамика тел вращения благодаря развитию математики и вычислительной техники достигла больших успехов.
К наиболее распространенным по виду относятся конические тела вращения. Задача о сверхзвуковом обтекании заостренного конуса занимает особое место в аэродинамике тел вращения. Ее решение имеет большое практическое значение, так как не только дает возможность рассчитывать обтекание конических тел, но используется также для определения параметров газа на коническом носке, представляющих собой начальные условия для расчета сверхзвукового потока около заостренных тел вращения с криволинейной образующей.
Расчет установившегося обтекания летательных аппаратов, имеющих форму тонкого заостренного тела вращения, можно производить путем линеаризации задачи. Соответствующие способы расчета, основанные на методе источников и диполей, дают возможность определить параметры потока на поверхности тонкого заостренного тела вращения, а также его аэродинамические коэффициенты как при осесимметричном обтекании, так и при движении под углом атаки (малым по значению).
1. НЕКОТОРЫЕ НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ АЭРОДИНАМИКИ