УДК 533.6
Г. А. Щ е г л о в
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ОПОР
УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА, ВЫДВИГАЕМОГО
В ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОТОК
Рассмотрена модельная задача о выдвижении в плоскопараллель-
ный поток несжимаемой среды упругого элемента, соединенного
с основанием при помощи податливых подвижных опор. Прове-
дено прямое численное моделирование переходного режима. Для
расчета нестационарных гидродинамических нагрузок использован
метод вихревых элементов. Проведено сравнение результатов, по-
лученных для разных расчетных схем.
Задача определения нагрузок на опоры элементов, выдвигаемых в
поток движущейся среды, является актуальной для многих отраслей
техники, например: авиации, ракетостроения, энергетики, строитель-
ства. Уточнение нестационарных нагрузок позволяет исключить за-
клинивание выдвигаемого элемента при минимальных зазорах между
ним и основанием. Совершенство технических решений во многом
определяется возможностями анализа взаимодействия выдвигаемого
упругого тела с потоком среды. При этом важно учитывать интер-
ференцию выдвигаемого тела с основанием. Наибольшую сложность
представляет моделирование явлений, обусловленных отрывом пото-
ка с поверхности гладких деформируемых тел. Поскольку проведение
экспериментальной отработки указанных узлов является сложным и
дорогостоящим процессом, то на ранних этапах проектирования из-
делий необходима компьютерная модель, пригодная для инженерного
анализа конструкции.
Прямое численное моделирование переходного режима в гидро-
упругой системе, геометрические и динамические характеристики ко-
торой существенно изменяются во времени, требует интеграции в
одном алгоритме методов вычислительной гидродинамики и мето-
дов анализа динамики упругих систем. При этом желательно, чтобы
затраты вычислительных ресурсов, необходимые для моделирования
течения и расчета нестационарных гидродинамических нагрузок, бы-
ли минимальны или сопоставимы с затратами на расчет динамики
конструкции. Существующие программные комплексы вычислитель-
ной гидродинамики, позволяющие проводить достаточно подробные
исследования сеточными методами, оказываются в этом отношении
неэффективными, поскольку расчет конструкций с переменной геоме-
трией чрезвычайно длительный. Поэтому для эффективного решения
инженерных задач весьма актуально использование вихревых бессе-
точных методов расчета отрывных течений с использованием упро-
щенных моделей среды [1, 2]. Важно, что вместо вычисления скорости
48 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 4
