Проектирование и комплексное математическое моделирование судна
7
ческих винта, за которыми размещены аэродинамические рули из вер-
тикально расположенных профилированных пластин.
Для примера опишем базовую математическую модель рабочих
процессов в одноступенчатом нагнетателе аксиального типа. Для ее
создания применялась оригинальная методика, основанная на канало-
вом приближении [4−7]. Большое внимание уделялось корректному
(в пределах одномерного канального приближения) теоретическому
описанию газодинамических процессов на основе общих балансовых
соотношений [8, 9], отражающих сохранение массы, импульса и энер-
гии. Учитывались потери из‑за влияния вязкости, нерасчетного угла
входа и выхода, протекание в щелях и др., при этом применялись полу-
эмпирические соотношения [5, 10–12].
Предполагалось, что на входе в нагнетатель известны давление,
температура газа и массовый расход, а скорость потока на входе парал-
лельна оси вращения колеса. Задавались параметры конструкции, влия-
ющие на рабочие процессы (углы, размеры, профили лопаток и проч.).
По характеристикам потока, набегающего на рабочее колесо, опреде-
лялись модуль и направление относительной скорости, число Маха на-
бегающего потока во вращающихся координатах рабочего колеса, угол
входа потока в каналы рабочего колеса и температура торможения.
Далее находились эффективное критическое сечение канала, число
Маха на выходе и остальные параметры потока, в том числе давление
торможения в предположении, что осевая составляющая скорости вос-
станавливается, а азимутальная диссипирует. Возникающие при этом
трансцендентные уравнения решались итерационным способом.
В данном случае описание общей динамики ТСВП как трехмерного
твердого тела построено по традиционному подходу. Движение управ-
ляется изменением углов поворота рулей и лопаток винта, мощностью
на валу нагнетателей и движителей, на него воздействуют силы аэро-
динамического сопротивления, а при движении по воде — еще и гидро-
динамического сопротивления. При движении ТСВП над сушей могут
проявляться эффекты иного характера, связанные с взаимодействием
ГО с неровной опорной поверхностью.
Моделируемый маршево-рулевой комплекс (МРК) аэродинамиче-
ского типа включал два аэродинамических винта, за которыми разме-
щены аэродинамические рули из расположенных вертикально профи-
лированных пластин. Учитывалось также, что перед МРК находятся
палубные постройки, аэродинамическая тень от которых создает не-
однородность набегающего воздушного потока. Разработанная ориги-
нальная методика основана на теории винта и крыла [13−19] и позво-
ляет в базовом приближении рассчитать все основные характеристики
МРК с учетом движения ТСВП, бокового ветра, закрутки потока, управ-
