Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на бурное развитие вычислительной -ехники и соответственно возрастающую роль вычислительного эксперимента, решение большинства фундаментальных и прикладных задач зэрогазодинамики все еще требует сочетания теоретических исследований, физического и вычислительного эксперимента. Такое положение эбусловлено ограниченными возможностями аэродинамических устано-юк в моделировании условий натурного полета (натурных чисел Рей-нольдса, температуры и спектральных характеристик невозмущенного ютока), дороговизной и ограниченной информативностью натурных экс-іериментов, отсутствием строгих физических моделей для описания не-:оторых явлений, а также ограниченными возможностями современной іьічислительной техники. Создание новых феноменологических моделей, >асширение и проверка диапазона их применимости требуют от физиче-:кого эксперимента максимально полной информации о полях различных іараметров течений. Учитывая это, а также достаточно высокую стои-гасть аэродинамических установок и большие энергетические затраты іри проведении экспериментов, исключительно важными являются уро-іень совершенства и автоматизации используемых измерительных ком-ілексов и последующей обработки результатов измерений. В соот-іетствии с современными требованиями важным является также разви-ие сервисных программных средств, обеспечивающих взаимодействие кспериментальных и расчетных исследований на различных этапах: со-юставление, представление в требуемом виде и совместный анализ юлучаемых обширных результатов. Наконец, третьим важнейшим вопро-ом является проверка правильности развиваемых физических моделей и ффективности основанных на них методов расчета применительно к азличным фундаментальным и прикладным задачам аэрогазодинамики а основе тщательного сопоставления систематических расчетных дан-ых с экспериментом.
(ель диссертации состоит в развитии методов и автоматизации экспери-юнтальных исследований в аэродинамических трубах, в разработке про-эаммных средств для верификации численных расчетов и в проведении а этой основе экспериментальных и расчетных исследований сложных вумерных и пространственных турбулентных течений в условиях суще-твования и отсутствия отрыва пограничного слоя.
Іаучная новизна.
1. На основе использования развитого автономного автоматизирован-ого комплекса получены новые подробные экспериментальные данные о «определении коэффициента поверхностного трения в условиях после-
довательного взаимодействия пограничного слоя со скачками уплотнен и волнами разрежения в окрестности наклонных и прямых ступенек, г зволившие уточнить закономерности развития крупномасштабного отр ва и проверить возможности современных численных расчетов.
2. Расширена область применимости развитой алгебраической моде, турбулентности для численных расчетов дозвуковых пространственні течений в окрестности различных аэродинамических конфигураций основе уравнений пограничного слоя и сверхзвуковых течений в окрес ности двумерных угловых конфигураций на основе осредненных ураві-ний Навье-Стокса.
Достоверность результатов подтверждена сравнением эксперимента/ ных и расчетных данных, а также их сопоставлением с данными из лит ратурных источников.
Научная и практическая ценность.
Развита автоматизированная система сбора и обработки данных э> перимента применительно к сверхзвуковой аэродинамической трубе 313 ИТПМ СО РАН, обеспечивающая возможность эффективных аэроф зических исследований.
Создан и апробирован на сверхзвуковой аэродинамической трубе Т-3: Института автономный автоматизированный комплекс для измерения обработки распределений поверхностного трения применительно к зад чам аэрогазодинамики.
Получены систематические данные о поверхностном трении в услови сверхзвукового безотрывного и отрывного турбулентного обтекания ДЕ мерных препятствий, дополняющие базу экспериментальных данных составляющие основу для тестирования современных методов расчет
Доказана применимость развитой алгебраической модели турбулеі-ности для предсказания свойств сложных до- и сверхзвуковых турбулен ных течений.
Разработана библиотека классов графического интерфейса и мене жера файлов. На ее основе создана программа графического предста ления результатов численных расчетов и экспериментальных данных flj анализа течений в окрестности различных конфигураций.
На защиту выносятся:
1. Программное обеспечение для автоматизированной системы нау ных исследований Т-313, включающее: операционную систему сопровоз дения экспериментов, программы обслуживания процесса первичнс обработки экспериментальной информации, библиотеки программ ol служивания цветных графических дисплеев и графопостроителей, npi
эммы ведения и сопровождения системы учета расхода воздуха, про-аммы вторичной обработки для наполнения пользовательских библио-к общеинститутской системы накопления и анализа данных (СНАОД).
2. Результаты экспериментальных исследований сверхзвуковых отрыв-IX течений, полученные оптическим методом измерения поверхностного эния и программное обеспечение автоматизации таких экспериментов.
-
Программное обеспечение графического представления архивных иных численных и экспериментальных исследований.
-
Результаты численных расчетов, расширяющие область примени-сти разработанной при участии автора алгебраической модели турбу-нтной вязкости.
робация работы. Результаты работы обсуждались на семинарах Ин-ітута, 2 Всесоюзной конференции по методам аэрофизических иссле-заний - май 1979 года, Новосибирск, 3 Всесоюзной школе "Методы зофизических исследований", Красноярск, 1982 г., 4 Всесоюзной школе методам аэрофизических исследований - июнь 1986 года, Новоси-5ск, на Международных конференциях по методам аэрофизических следований, проходивших в Новосибирске в 1992, 1994, 1996 годах, на ждународных конференциях по математическим моделям и численным годам механики сплошной среды - Новосибирск, 1994, 1996 гг.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 16 ютах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Текст диссертации объемом 107 аниц включает введение, 3 главы, заключение и примечание. К тексту шагается 6 таблиц, 41 рисунок и список литературы из 207 наименова-і.