V. I. Pegov, I. Yu. Moshkin
APPLYING THE METHOD OF PLANE SECTIONS FOR EVALUATING THE PARAMETERS OF FLIGHT VEHICLES UNDER MULTIPHASE FLOW
DOI: 10.17804/2410-9908.2020.4.048-061 Numerical simulation of the underwater motion of flight vehicles launched from underwater is performed. The updated method of plane sections is used to determine the hydrodynamic parameters of flight vehicles under multiphase flow. Hydrodynamic loading can be evaluated through the determination of nonstationary boundaries of a gas cavity and the linear load on the water-flown aft. By the method of plane sections, the 3D boundary value problem of the cavitational flow of a flight vehicle at an attack angle resolves itself into a plane hydrodynamic problem, separate for each section of the cavity. The predicted results are compared with the experimental data. Validation and verification were performed by comparing the analysis results with the experimental data. The applicability of the method of plane sections to the determination of the hydrodynamic parameters of flight vehicles under multiphase flow is demonstrated.
Acknowledgement: The work was performed with the support from the South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology (Ural Branch of the Russian Academy of Sciences) and the Acade-mician V. P. Makeyev State Rocket Centre JSC under the state assignment to SU FRC MG UB RAS, theme No. 0431-2014-0001. Keywords: multiphase flow, cavitation, cavity, method of plane sections, mathematical and physical simulation References:
- Degtiar V.G., Pegov V.I. Raketno-kosmicheskaya Tekhnika, 1999, iss. 1 (43), part 2, pp. 20–35. (In Russian).
- Poletaev B.I. Mathematical model of motion dynamics of a missile in the underwaters part of the missile cavitational launch technique. In: Problemy mashinovedeniya i mashinostroyeniya [Problems of Machine Science and Mechanical Engineering]. – SPb. : SZGZTU Publ., 2001. – Iss. 24. – P. 24–37. (In Russian).
- Logvinovich G.V. Gidrodinamika techeny so svobodnymi granitsami [Hydrodynamics of Flows with Free Boundaries]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1969, 216 p. (In Russian).
- Logvinovich G.V., Buyvol V.N., Dudko A.S., Putilin S.I., Shevchuk Yu.R. Techeniya so svobodnymi poverkhnostyami [Flows with Free Surfaces]. Kiev, Naukova Dumka, 1985. – 178 p. (In Russian).
- Kapankin E.N., Gulnev S.I. Cavitation flow over a body by a vertical fluid stream. In: Krylov Recitations: Reports. Leningrad, 1973, pp. 14–26. (In Russian).
- Degtyar V.G., Pegov V.I. Gidrodinamika podvodnogo starta raket [Hydrodynamics of Underwater Missile Launching]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2009, 448 p. (In Russian).
- Degtiar V.G., Murashev V.I., Perekhodyuk V.N. Solving problems of lateral loads at SLBM launch. In: RKT Collected Papers. Series XIV, 2000, iss. 2 (45), pp. 140–151. (In Russian).
- Degtiar V.G., Moshkin I.Yu., Pegov V.I., Kalashnikov S.T., Khlybov V.I. RU CNC_RNSG 2015613842 (08 Sept. 2014). (In Russian).
- Kostin G.F., Degtiar V.G., Kalashnikov S.T., Savelyev V.N., Tyumentsev V.А., Khlybov V.I., Shvaleva R.K. Experimental-analytical methodology used to define parameters of sandy-grained roughness on burned surfaces of composite thermal-protective materials. Konsruktsii iz Kompozitsionnykh Materialov, 2018, no. 3, pp. 29–39. (In Russian).
- Kostin G.F., Zakharyevich D.A., Kalashnikov S.T., Savelyev V.N., Shvaleva R.К. Methodology and results of evaluation of variations in thermal and physical characteristics of a carbon fiber composite on the basis of a phenol-formaldehyde binding agent under heating and decomposition. Konsruktsii iz Kompozitsionnykh Materialov, 2018, no. 4, pp. 63–70. (In Russian).
- Kalashnikov S.T., Mokin Yu.A., Shvaleva R.K. Design and experimental study of changes in the shape of small lateral surface distortions during ablation of carbon-composite thermal protection of the reentry vehicle model. Konsruktsii iz Kompozitsionnykh Materialov, 2018, no. 4 (152), pp. 42–47. (In Russian).
- Mokin Yu.A., Kalashnikov S.T., Shvaleva R.К. Estimate of variance of disturbance aerodynamic normal force coefficient of rotary body with small irregular surface distortions of composite thermal protection coating at supersonic flow. Konsruktsii iz Kompozitsionnykh Materialov, 2020, no. 3, pp. 3–8. (In Russian).
В. И. Пегов, И. Ю. Мошкин
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ПЛОСКИХ СЕЧЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ МНОГОФАЗНОМ ОБТЕКАНИИ
Проведено численное имитационное моделирование движения под водой летательных аппаратов, стартующих из-под воды. Применена модернизированная методика плоских сечений для определения гидродинамических характеристик летательных аппаратов при многофазном обтекании. Вычисление гидродинамических нагрузок заключается в определении нестационарных границ газовой каверны и погонной нагрузки на замытую кормовую часть. Трехмерная краевая задача о кавитационном обтекании летательного аппарата под углом атаки с помощью метода плоских сечений сводится к плоской гидродинамической задаче отдельно для каждого сечения каверны. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными данными. Валидация и верификация проведены путем сравнения результатов расчетов с опытными данными. Показана возможность использования модернизированного метода плоских сечений для определения гидродинамических характеристик летательных аппаратов при многофазном обтекании.
Благодарность: Работа выполнена при поддержке Южно-Уральского федерального научного центра мине-ралогии и геоэкологии УрО РАН и АО «Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева» в рамках государственного задания ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН по теме № 0431-2014-0001 Ключевые слова: многофазное обтекание, кавитация, каверна, метод плоских сечений,
математическое и физическое моделирование Библиография:
- Дегтярь В. Г., Пегов В. И. Результаты экспериментальной отработки кавитационного способа старта ракет // РКТ. – 1999. – Вып. 1 (43), ч. 2. – С. 20–35.
- Полетаев Б. И. Математическая модель динамики движения ракеты на подводном участке кавитационного способа старта ракет // Проблемы машиноведения и машиностроения : межвуз. сб. – СПб : СЗГЗТУ, 2001. – Вып. 24. – С. 24–37.
- Логвинович Г. В. Гидродинамика течений со свободными границами. – Киев : Наукова думка, 1969. – 216 с.
- Течения со свободными поверхностями / Г. В. Логвинович, В. Н. Буйвол, А. С. Дудко, С. И. Путилин, Ю. Р. Шевчук. – Киев : Наукова думка, 1985. – 295 с.
- Капанкин Е. Н., Гульнев С. И. Кавитационное обтекание тел вертикальным потоком жидкости // XXII Всесоюзная науч.-техн. конференция по теории корабля (Крыловские чтения 1973 г.), Ленинград, 1973 г. : краткие тезисы докладов. – Ленинград : Судостроение, 1973. – С. 14–26.
- Дегтярь В. Г., Пегов В. И. Гидродинамика подводного старта ракет. – М. : Машиностроение, 2009. – 448 с.
- Дегтярь В. Г., Мурашев В. И., Переходюк В. Н. Решение задач поперечных нагрузок при старте БРПЛ // Ракетно-космическая техника : сборник статей. Серия XIV. – Миасс : ГРЦ Макеева, 2000. – Вып. 2 (45). – С. 140–151.
- Программа для ЭВМ CNC_RNSG : свидетельство о регистрации RU 2015613842 / Дегтярь В. Г., Мошкин И. Ю., Пегов В. И., Калашников С. Т., Хлыбов В. И. – № 2014619029 ; заявл. 08.09.2014 ; опубл. 26.03.2015.
- Методология экспериментальных и расчетных работ по определению параметров песочно-зернистой шероховатости обгарных поверхностей / Г. Ф. Костин, В. Г. Дегтярь, С. Т. Калашников, В. Н. Савельев, В. А. Тюменцев, В. И. Хлыбов, Р. К. Швалева // Конструкции из композиционных материалов. – 2018. – № 3. – С. 29–39.
- Методика и результаты оценки изменения теплофизических характеристик углепластика на основе фенолформальдегидного связующего при нагреве и разложении / Г. Ф. Костин, Д. А. Захарьевич, С. Т. Калашников, В. Н. Савельев, Р. К. Швалева // Конструкции из композиционных материалов. – 2018. – № 4. – С. 63–70.
- Калашников С. Т., Мокин Ю.А., Швалева Р. К. Расчетно-экспериментальное исследование изменения формы малых искажений боковой поверхности в процессе абляции углепластикового теплозащитного покрытия модели спускаемого летательного аппарата // Конструкции из композиционных материалов. – 2018. – Вып.4 (152). – С. 42–47.
- Мокин Ю. А., Калашников С. Т., Швалева Р. К. Оценка дисперсии коэффициента возмущающей аэродинамической нормальной силы тела вращения с малыми случайными искажениями поверхности композитного теплозащитного покрытия при сверхзвуковом обтекании // Конструкции из композиционных материалов. – 2020. – № 3. – С. 3–8.
Библиографическая ссылка на статью
Pegov V. I., Moshkin I. Yu. Applying the Method of Plane Sections for Evaluating the Parameters of Flight Vehicles under Multiphase Flow // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2020. - Iss. 4. - P. 48-61. - DOI: 10.17804/2410-9908.2020.4.048-061. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2020-4/2020-4_299.html (accessed: 21.12.2024).
|
