Mathematical and software support for 3D mathematical modelling of the airflow impact on the optical-mechanical unit mounted in the aircraft unpressurized compartment
DOI:
https://doi.org/10.14529/mmp170411Ключевые слова:
оптико-механическое устройство, математическое моделирование, воздействия воздушного потока.Аннотация
Рассмотрена задача трехмерного математического моделирования воздействия воздушного потока на оптико-механический устройство (ОМУ), размещенное в негерметизированном отсеке летательного аппарата (ЛА). Для решения указанной задачи разработана математическая модель газовой динамики, основанная на решении полной системы уравнений Навье - Стокса, которая описывают динамику турбулентного, пространственного нестационарного течения вязкого газа. Создано программное обеспечение для имитационного моделирования процесса обтекания модели ОМУ в отсеке ЛА. Воздействие воздушного потока на OMУ описывается крутящим моментом, действующим на OMУ со стороны воздушного потока. Приведен численный метод решения трехмерной газодинамической задачи. Численный метод базируется на численной схеме С.К. Годунова повышенного порядка точности, реализуемой на нерегулярной расчетной сетке с произвольными ячейками (тетраэдральной, призматической формы). Потоки консервативных переменных рассчитываются с помощью решения задачи Римана приближенным AUSM методом. Система уравнений дополнена двухпараметрической k-моделью турбулентности, модифицированной для расчетов высокоскоростных сжимаемых течений. Для существенного сокращения затрат вычислительных ресурсов предложено использовать стохастические модели воздействия воздушного потока на ОМУ. Описывается общий алгоритм моделирования.Библиографические ссылки
Sobol V.R. The Mathematical Methods for Modelling of the Impact of Airflow on OpticalMechanical Unut Based on the Results of Field Experiments.Advances of Modern Electronics, 2014, no. 4, pp. 53-57. (in Russian)
Goryainov A.V., Ivanov I.E., Semenikhin K.V. Identification of a Statistical Model of Atmospheric Disturbances Acting on the Optical-Dynamic Unit Placed on the Aircraft's Board During It's Flight.Abstracts of IV-th scientific and technical conference of young
scientists and specialists "Actual problems of development of systems and tools ADS", Jointstock company GSKB Almaz-Antey. 26-28 September 2013. (in Russian)
Weiss J.M., Maruszewski J.P., Smith W.A. Implicit Solution of Preconditioned Navier - Stokes Equations Using Algebraic Multigrid.The American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 1991, vol. 37, no 1, pp. 29-36.
Sarkar S., Erlebacher G., Hussaini M.Y., Kreiss H.O. The Analysis and Modelling of Dilatational Terms in Compressible Turbulence.Journal of Fluid Mechanics, 1991, vol. 227, pp. 473-493.
Chen Y.-S., Kim S.-W.Computation of Turbulent Flows Using an Extended k-ε Turbulence Closure Model. NASA Contractor Report, 179204, 1987.
Chieng C.C., Launder B.E. On the Calculation of Turbulent Heat Transport Downstream from an Abrupt Pipe Expansion.Numerical Heat Transfer, 1980, vol. 3, pp. 189-207.
Liou M.S., Stefen C.J. A New Flux Splitting Scheme.Journal of Computational Physics, 1993, vol. 107, pp. 23-39.
Glushko G.S., Ivanov I.E., Kryukov I.A. Method for Computation of Turbulent Supersonic Flows.Mathematical Models and Computer Simulations, 2010, vol. 2, no. 4, pp. 407-422. (in Russian)
