Речь. Из советских ученых наибольший вклад в исследования внесли М. В. Келдыш Е. П. Гроссман, С. С. Кричевский, А. А. Борин
 Скачать 50.22 Kb.
|
|
2 слайд Одним из наиболее опасных явлений при движении упругих тел в потоке газа является флаттер, хорошо известное в авиации явление. При большой скорости движения самолётов или ракет статическое положение крыльев, элеронов, панелей обшивки теряет устойчивость, в результате чего эти элементы начинают самопроизвольно вибрировать, что приводит к разрушениям и катастрофам. 3 слайд Потенциальные проблемы, связанные с флатером, имели место на ряде летательных аппаратов ХХ века. При появлении в авиации скоростных самолетов стали происходить катастрофы, причину которых некоторое время не могли выяснить. Наблюдатели отмечали, что самолеты за считаные секунды и без всяких видимых причин разрушались в воздухе. Но при осмотре обломков не обнаруживали следов взрыва, что сильно озадачивало конструкторов. Те немногие летчики, которым удалось выбраться, могли сказать не больше наблюдавших. Эта проблема была зафиксирована на разных моделях самолетов передовых стран мира: СССР, Франции, Англии, Америки. Явлению дали название флаттер (от англ. flutter — вибрирование). На слайде представлено изображение которое показывает проявление эффекта флаттера. Из советских ученых наибольший вклад в исследования внесли М.В. Келдыш Е.П. Гроссман, С.С. Кричевский, А.А. Борин. Благодаря которым было выпущено «Руководство для конструкторов» на основе поршневая теории, в данном руководстве были представлены методы расчёта на флаттер и практические рекомендации по предотвращению этого явления. Их результаты позволили обеспечить флаттерную безопасность советских самолётов. Однако современное авиастроение сделало невероятный шаг вперед - самолеты стали больше, мощнее, быстрее, появилось такое понятие как звуковой барьер, волнового сопротивление, авиационный нагрев, ударная ионизация и т.д.. Панельный флаттер — это самовозбуждающаяся динамическая аэроупругая неустойчивость тонких пластин или оболочкоподобных компонентов летательного аппарата. Флаттер вызывается и поддерживается взаимодействием аэродинамических, инерционных и упругих сил системы. На данный момент существует два типа панельного флаттера. Первый из них, связанный флаттер, обусловлен взаимодействием двух собственных мод колебания. мо́ды — набор характерных для колебательной системы типов гармонических колебаний Данный тип панельного флаттера детально изучен с применением поршневой теории. При втором типе, одномодовом флаттере, не происходит слияния собственных частот и существенного изменений формы колебаний. Одномодовый флаттер возникает при малой сверхзвуковой скорости, где поршневая теория не применима, и поэтому необходимо использовать более сложные аэродинамические модели. 4 Слайд Сам механизм ветровой неустойчивости был впервые предложен гидродинамиком Майлзом для объяснения качки волн на поверхности моря в результате влияния воздействия воздушного потока существующего над морской поверхностью. Механизм ветровой неустойчивости состоит в том, что поверхностные гравитационные волны резонансным образом взаимодействуют со слоем воздушного потока, в котором скорость движения воздушных масс совпадает с фазовой скоростью поверхностной гравитационной волны. Объектом и предметом исследования, выступает возможность подавления панельного флаттера с помощью магнитных полей, созданных вблизи летательного аппарата. На рисунке 2 показан схема механизма для магнитогидродинамического взаимодействия со следующим принципом действия: Поток плазмы (ионизованного воздуха) в сильном магнитном поле, специально генерируемом вокруг летящего тела, вызывает поперечный электрический ток в плазме, который замыкается в электрической цепи между двумя выходящими на поверхность аппарата электродами. В этой области набегающему потоку плазмы противодействует электромагнитная сила, которая тормозит его, а при большой мощности поля даже удерживает возле модели. Данное устройство было разработано в РАН Москва:2012 Собственно для подавление панельного флаттера предполагается использовать механизм подобным принципом действия. Слайд 5 Цель данной работы состоит в исследование причин возникновения и особенностей протекания панельного флаттера в аэродинамических системах. Задачи данной работы в построение аналитической модели ветровой неустойчивости, возникающей при взаимодействии магнитогидродинамического течения с панелями обшивки самолета. Слайд 6. Дипломная работа состоит из следующих глав, в которых можно более подробно ознакомиться с представленными на презентации материалами Введение Глава I. Учет панельного флаттера при разработке и проектировке летательных аппаратов Глава II. Методы моделирования панельного флаттера Глава III Моделирование резонансного взаимодействия упругой пластины со сдвиговым течением плазмы, движущейся в магнитном поле. Слайд 7. На слайде представлена геометрическая интерпретация задачи, мы видим колеблющуюся упругую пластинку вдоль которой распространяется изгибная волна снизу и сверху над пластинкой располагается плазма, плазма которая находится под пластинкой покоится в магнитном поле с напряжённостью H02, плазма которая находится над пластинкой движется с магнитным полем напряжённостью H01, на слайде представлены основные параметры характеризующие задачу, ро нулевое это плотность вещества, ро 1 и ро 2 плотность вещества над пластинкой и под пластинкой h толщина пластинки. Изгибная волна распространяется вдоль пластинки с фазовой скоростью V в потоке существует два резонансных слоя, в которых скорость движения плазмы соответствует v+v альвен1 и v-v альвен1 Первое уравнение представляет собой уравнение Эйлера, которое описывает собой движение некоторого объёма несжимаемой жидкости под действием сил давления и сил ампера. Уравнение дивергенция divv=0 говорит нам о том, что жидкость является не сжимаемой divH=0 что это уравнения максвелла, Ток в плазме описывается следующим уравнением(крайне правое), которое говорит нам о том что зараженые частицы движутся под действием электрического поля и магнитного поля(под действием силы Лоренса). Сигма — это проводимость плазмы в дальнейшем будем считать, что проводимость плазмы является бесконечной, если проводимость плазмы является бесконечной, то для того чтобы ток был конечным, нужено чтобы данная скобка ровнялась нулю. Из равенство нулю этой скобки следует, что если мы возьмём ротор от этого выражения мы получим вот это уравнение(центральное уравнение) Слайд 8 Пластинка совершает изгибные колебания под действием перепадов давлений действующих со стороны верхней плазмы и со стороны нижней плазмы однако не только перепад давлений обычного пэ p, но и перепад магнитного давления в уравнение это  hx-возмущение магнитного поля вдоль самого поля hz-возмущение магнитного поля в направлении перпендикулярно к этому магнитному полю дзита  амплитуда волны - комбинированное газодинамическое давление на пластинуD-упругий модуль z - вертикальное смещение Изменения давления на поверхности пластины имеют следующий вид:  В этом уравнение присутствует неизвестная величина hz можно с помощью магнитогидродинамическом аналога уравнения Рэлея Коэффициент, который стоит перед hz  содержит резонансный знаменатель. Из этого видно, что резонанс будет происходить там где знаменатель равен 0. Для удобства выполняется замену переменной и переходим к следующему уравнению для удобства дальнейших вычислений. (последнее уравнение) если мы прировняем знаменатель нулю решении будет U=V+vалв и U=V-vалв Cлайд 9 Из уравнения Рэлея находи выражение для нарастания вынужденных колебаний волн. Из уравнения для вынужденных колебаний находится дисперсионное уравнение из которого находится вещественная часть волны, получается мнимая часть инкремента из последнего выражения следует, что если инкремент гамма больше нуля, то амплитуда волны будет затухать по экспонтцальному закону, если отрицательным, то наоборот возрастать. Следовательно, неустойчивость при сильном магнитном поле стабилизируется Эквивалентно  тогда когда ɤ положительна A растёт (мнимую часть для дальнейшего решения т.к основными колебаниями являются колебания пластинки, наличие колебаний снизу и сверху окажет не существенное влияние на частоту.) Слайд 10 график Слайд 11 Для оценки основных параметров ВН были подставлены реальные числа и произведён расчёт, результат которого представлен на слайде. Где гамма больше нуля следовательно неустойчивость при сильном магнитном поле стабилизируется Слайд 12 Выводы. Исследовано резонансное взаимодействие упругой пластины со сдвиговым течением плазмы, движущейся в магнитном поле, приводящее к нарастанию ее изгибных колебаний вследствие развития ветровой неустойчивости. Показано, что наличие продольного магнитного поля в потоке приводит к расщеплению резонанса на величину альфвеновской скорости. При этом в потоке вместо одного формируются в общем случае два резонансных слоя. В целом магнитное поле оказывает на ветровую неустойчивость стабилизирующее воздействие, что может быть использовано для ее подавления в различных технических устройствах. Слайд 13 БОЛЬШЕЕ ВЛИЯНИЯ НА РАЗВИТИЕ НЕУСТОЙЧИВСТИ ОКАЗЫВАЕТ РЕЗОНАНСНЫЙ СЛОЙ, КОТОРЫЙ НАХОДИТСЯ БЛИЖЕ К ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТИНЫ ВЕТРОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ МОЖЕТ ПРИВОДИТЬ К 2 МАШТАБАМ НЕУСТОЙЧИВОСТИ НА РИСУНКЕ ПРЕДСТАВЛЕН ПРОСТЕЙШИЙ СЛУЧАЙ ВИДНО ЧТО ИНКРИМЕНТ СОДЕРЖИТ ЯВНО ВЫРАЖЕННЫЙ МАКСИМУМ, ВОЛНА СООТВЕТСТВУЮЩАЯЯ МАКСИМУМУ ИНКРИМЕНТА РАЗВИВАЕТСЯ БЫСТРЕЕ ВСЕГО ТАКИМ ОБРАЗОМ РАЗВИТИЕ ВЕТРОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПРИВОДИТ К ВОЗНИКНОВЕНИЮ ВЫДЕЛЕННОГО МАШТАБА ВОЗМУЩЕНИЙ. ZC -ПОЛОЖЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ СЛОЁВ K-ВОЛНОВОЙ ЧИСТО а- ПОКАЗАТЕЛЬ СТЕПЕНИ КОТОРЫЙ ЗАВИСИТ ОТ ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТИНЫ И ТЕЧЕНИЯ, ЛЕЖИТ МЕЖДУ 2 и 3 Математическое моделирование показало, что в отличие от обычного режима обтекания (а) при включении магнитного поля вокруг аппарата из плазмы формируется округлое виртуальное тело большого размера (б), движущееся неотрывно от аппарата и таким образом увеличивающее его сопротивление потоку воздуха подобно раскрытому парашюту. По: (Bityurin et al., 2005). а – в отсутствии магнитного поля торможение в разреженном воздухе неэффективно; б – включено магнитное поле, МГД-парашют тормозит корабль Из российских летательных аппаратов можно отметить проектирование гиперзвукового аппарата X-2000, при котором рассматривались вопросы панельного флаттера, как самого аппарата в гиперзвуковом потоке, так и пилона для стендовых испытаний, обтекаемого локально трансзвуковым потоком. |