3 / 13
Исследование пространственной динамики ракеты на старте
…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 5·2017 3
В строительстве расчет ветровых нагрузок на высотные здания и
сооружения является основным и носит обязательный характер при
расчетах их на прочность и деформативность. Ее величина зависит не
только от скорости ветра или размеров конструкции, но и конструк-
тивной формы, оценка которой осуществляется с помощью аэроди-
намических коэффициентов.
В настоящем исследовании сделана попытка использовать име-
ющиеся данные по расчету строительных сооружений для проведе-
ния аналогичных расчетов ракеты, находящейся на стартовой плат-
форме, с некоторыми поправками и допущениями, учитывающими
особенности практики проведения исследований с точки зрения
аэродинамики и назначения рассчитываемой конструкции. Несмотря
на недостаток материалов по данному вопросу на сегодняшний день,
отдельные исследования в этой области все же ведутся. В частности,
интерес представляет исследование, связанное с изучением влияния
воздействия ветра при учете значительного вихреобразования на ин-
тенсивность колебаний стартового комплекса ракеты-носителя путем
моделирования [12]. Подобная информация может оказаться полез-
ной при дальнейших исследованиях ветрового нагружения на ракет-
ные конструкции с учетом интерференции ракеты и обслуживающих
устройств, расположенных вблизи нее, при обтекании ветром.
На данном этапе для упрощения формирования методики такого
типа расчетов ракету, находящуюся в открытых условиях старта, бу-
дем условно считать консольно-закрепленной. На примере задачи
поперечного обтекания тела цилиндрической формы (рис. 2) оценим
действующую на него ветровую нагрузку с целью учета ее влияния
на поведение конструкции при резонансных изгибных колебаниях.
При решении задачи для аэродинамического расчета была ис-
пользована модель идеального несжимаемого газа, взятого для стан-
дартной (авиационной) атмосферы на уровне Земли (температура
288,15
T
=
K; давление
101 330
p
=
Па; коэффициент кинематиче-
ской вязкости
5
1, 46 10
−
ν = ⋅
м
2
/с; плотность
1, 225
r
=
кг/м
3
).
Математическую модель в данном случае составляют:
1)
уравнение Навье — Стокса
1
(
)
u u u u p f
t
∂ = − ⋅∇ ( ν∆ − ∇ (
∂
ρ
, (1)
где
u
— векторное поле скоростей;
t
— время;
∇
— оператор Га-
мильтона; ∆ — векторный оператор Лапласа;
f
— векторное поле
массовых сил;
2)
уравнение неразрывности
0.
u
∇ =
(2)