9 / 13
Исследование пространственной динамики ракеты на старте
…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 5·2017 9
Рис. 4.
Зависимость значений соотношения коэффициентов
боковой силы и силы сопротивления от числа Струхаля
Все исследования проведены на примере задачи поперечного
обтекания цилиндра при дозвуковых скоростях, в связи с тем что она
является наиболее простой и функциональной аналогией задачи
бокового обтекания ракеты на старте [18, 19]. Задача рассмотрена как
несопряженная задача аэроупругости. При этом было учтено, что
удлинение исследуемой цилиндрической конструкции приблизительно
равно 11, поэтому влиянием краевого эффекта (возникновением вихрей
на плоском торце) можно пренебречь [20].
Цель анализа влияния возмущающих факторов ветрового
воздействия на поведение конструкции цилиндрической формы —
выявление возникновения возможных резонансных изгибных коле-
баний. По результатам анализа можно заключить, что возможно
значительное увеличение боковой силы (более чем в 3,5 раза) по
отношению к силе сопротивления в достаточно узком диапазоне чисел
Струхаля (см. рис. 4). Существующая взаимосвязь отражает влияние
частоты срыва вихрей на наличие и интенсивность колебаний
цилиндрических конструкций в поперечном (по отношению к набе-
гающему потоку) направлении в плоскости обтекания. По этой причине
при оценках пространственной динамики конструкции под влиянием
возмущающих факторов необходимо учитывать чувствительность
боковой силы к незначительным изменениям числа Sh.
Проведение подобной оценки потребует знания конкретных
чисел Рейнольдса, значения которых будут обусловлены начальными
и граничными условиями, а также чисел Струхаля (что является
безразмерной характеристикой частоты срыва вихрей), получаемых
компьютерным моделированием. Впоследствии останется лишь
соотнести значения частот собственных колебаний системы с диапа-
зоном частот срыва вихрей, что позволит установить диапазон
частот, в пределах которого будут иметь место резонансные изгиб-
ные колебания, они в свою очередь могут привести к деформации
или полному разрушению конструкции.