ПОВЕДЕНИЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗА ПРИ ОБТЕКАНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

УДК 532

Черников В.Ю.

Научный руководитель - Ягафарова З.А.

(Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета)

Россия, г. Стерлитамак

ПОВЕДЕНИЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗА

ПРИ ОБТЕКАНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Chernikov

The scientific adviser is Jagafarova

(Sterlitamak branch of Bashkir State University)

Russia, Sterlitamak

BEHAVIOR OF LIQUID AND GAS

AT SLEEPING OF SOLIDS

Практически при проектировании всех транспортных средств инженеры проводят гидрогазодинамический анализ. То есть пытаются выяснить как будет вести себя газ или жидкость при обтекании ими объекта. Наиболее актуальна эта задача в авиа- и судостроении. Наиболее точные данные можно получить используя модели объектов в натуральную величину или хотя бы в масштабе 50%, помещенные в аэродинамическую трубу (в случае с самолетом) или в гидроканал (с случае с судном). Но создание модели процесс трудоемкий и долгий. На современном этапе развития технологий у инженеров есть возможность не прибегать к использованию моделей так сказать «в теле». Сегодня можно провести гидрогазодинамический анализ виртуально. Создать трехмерную компьютерную модель самолета, корабля или автомобиля и подвергнуть ее компьютерному анализу. Такой анализ позволяет еще на этапе проектирования исправить недочеты в конструкции объекта и довести до идеала насколько это возможно в виртуальной среде. Также это позволяет сэкономить время и финансы.

Рассмотреть поведение жидкости и газа можно на примере корпуса самолета и днища судна. Рис.1 и рис.2 соответственно.

Рис.1. Поведение воздушного потока при обтекании корпуса самолета

Рис.2. Поведение потока жидкости при обтекании днища судна

Из первого рисунка видно, что аэродинамика самолета очень хорошо продумана. На рисунке нет точек, которые бы испытывали большое давление набегающего потока. Как и нет сильных завихрений по всему корпусу, кроме как на задних гранях крыла. Завихрения происходят из-за того, что в этой зоне встречаются два потока, обладающих разными скоростями, а следовательно и разной величиной давления. Все это следствия формы крыла и создаваемой подъемной силы. На рисунке видно, что на верхней кромке крыла как раз существует зона пониженного давления. Кроме того, такие завихрения могут возникать, когда самолет выходит на предельные углы атаки. На рисунке также видно, что воздух из нижней части корпуса переходит в верхнюю, т.е. из области высокого давления в область низкого. Форма всего самолета позволяет воздушному потому создавать позади себя ламинарное течение, что положительно сказывается на аэродинамических характеристиках самолета.

На втором рисунке показано течение жидкости вокруг задней части днища судна. Как видно форма днища тоже имеет выгодную гидродинамическую форму и вся конструкция не испытывает сильного давления. Завихрения создаются только в зоне винтов. Происходит это вследствие того, что винты вращаются, и на кромках винтов наблюдается явление кавитации. Стоящие за винтами рули разрушают завихрения и приводят поток в ламинарное течение. В целом же вдоль всего корпуса наблюдается ламинарное течение жидкости. В зоне, где форма корпуса резко меняется, наблюдаются завихрения вследствие того, что в данной области создается область пониженного давления.

На рис.1 и рис.2 представлены результаты компьютерного гидрогазодинамического анализа. По этим результатам можно сказать, что инженеры хорошо продумали форму объектов. Это значительно упростит дальнейшее проектирование и испытания.

Таким образом, можно сказать, что компьютерные технологии позволяют не высчитывать человеку большое количество величин, а просто задать в программе данные: давление, род жидкости или газа, температуру, скорость набегающего потока и т.п. и ждать, пока компьютер сам высчитает все, к тому же с гораздо большей точностью.

Список литературы

1. Дударева Н. Ю., Загайко С.А. Самоучитель SolidWorks 2010. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 416 с.
2. Краснов Н.Ф. Аэродинамика отрывных течений: Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1988. 351 с.