868. Тюрев Віктор Васильович. Методологія вирішення оптимізаційних аеродинамічних задач нелінійної теорії крила: дис... д-ра техн. наук: 05.07.01 / Національний аерокосмічний ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харківський авіаційний ін-т". - Х., 2004.
Анотація до роботи:
Тюрев В.В. Методологія розв’язання оптимізаційних аеродинамічних задач нелінійної теорії крила. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.07.01 - аеродинаміка і газодинаміка літальних апаратів. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут». Харків, 2004.
Досліджується рух крила у потоці ідеальної нестисливої рідини. Методологія містить у собі дві методики: а) розрахунок нелінійного нестаціонарного обтікання крил довільної форми; б) визначення геометричних і кінематичних параметрів крила і потоку, які оптимізують обрані характеристики руху. Крило і супутний слід моделюються безперервно розподіленими вихровими шарами. Оптимізація проводиться чисельними методами. Оптимізується крутка для крил шістнадцяти вітчизняних і закордонних літаків. Індуктивний опір літака зменшується до 6%. Повний опір для деяких літаків зменшується більш, ніж на 2,5%. Отримано оптимізуючі залежності між параметрами, які визначають рух махаючого крила. Методологія дозволяє проводити дослідження з визначення параметрів крила і закону його деформації для оптимізації обраних характеристик руху.
У запропонованій дисертаційній роботі приводиться теоретичне узагальнення і нове розв’язання важливої наукової і практичної проблеми аеродинамічної оптимізації крила скінченного розмаху. Крило може мати велике і мале подовження, бути прямим чи стріловидним, здійснювати подовжній чи боковий рух, використовуватися як крило-рушій на ЛА з махаючим крилом.
Методологія вирішення оптимізаційних задач нелінійної теорії крила повинна нерозривно містити в собі дві методики: а) методику, яка дозволяє досліджувати нелінійне нестаціонарне обтікання крил довільної форми, що зазнають різноманітних деформацій при симетричному і несиметричному обтіканні; б) методику визначення геометричних і кінематичних параметрів крила і потоку, оптимізуючих обрані характеристики руху.
На основі аналізу математичних моделей, які використовувались при розрахунку дозвукового обтікання тіл потоком рідини і газу, робиться висновок, що для розв’язування поставлених задач модель ідеальної нестисливої рідини є найбільш раціональною.
Аналіз математичних моделей розрахунку обтікання крил потоком ідеальної нестисливої рідини призводить до висновку про доцільність застосування методу гідродинамічних особливостей з використанням безперервно розподіленого вихрового шару.
Розроблено методику аеродинамічного розрахунку вихрових поверхонь, що мають складну форму і піддаються великим деформаціям.
Запропонована методика може бути використана як аеродинамічний блок для розв’язання будь-яких задач оптимізації.
Лагранжева система координат, яка інваріантна до деформацій, є зручним математичним апаратом для проведених досліджень, оскільки в зазначеній системі явно записується метрика досліджуваних поверхонь.
Запропоновано методику визначення геометричних параметрів крила та кінематичних параметрів польоту, що оптимізують обрані характеристики руху.
Запропонована в роботі модифікація методу градієнта істотно підвищує ефективність чисельних методів розв’язування оптимізаційних задач при наявності обмежень.
Обчислені за формулами лінійної теорії результати можуть бути використані як надійні тести для перевірки працездатності методів, що базуються на нелінійній теорії.
Запропонована в роботі методика може бути використана для визначення оптимізуючої крутки крила при проектуванні нових літаків. Одержання аналогічних результатів методами фізичного експерименту пов’язано з дуже великими витратами фінансових і часових ресурсів.
Результати, які отримано в роботі, можуть використовуватись при проектуванні ЛА з махаючим крилом для оптимізації форми крила і законів його деформації.
Методику апробовано на задачах обтікання: профілю крила, крил великого і малого подовження, стріловидних крил, крил у боковому русі, махаючих крил, на задачі оптимізації крутки прямого крила великого подовження.
Порівняння отриманих результатів з відомими показало, що створена методика дозволяє ефективно досліджувати різні проблеми, що виникають у нелінійній теорії крила.
Виконані розрахунки з оптимізації крутки крила для серії існуючих літаків показують, що застосування одержаної крутки дозволяє зменшити індуктивний опір літака до 6%. Повний опір для деяких літаків зменшується більш, ніж на 2,5%.
Зменшення опору поліпшує льотні характеристики літака, зменшує витрати палива, що в умовах дефіциту енергоносіїв для України є особливо важливим. Зазначені обставини підтверджують ефективність застосування оптимізуючої крутки і дають підставу рекомендувати її використання при створенні сучасних ЛА.
Отримані в роботі результати можуть бути використані при проектуванні ЛА з крилом, що махає, для вибору раціональної форми крила і законів його деформації.
Проведені розрахунки показують, що запропонована методика дає можливість проводити систематичні дослідження з визначення форми крила і закону його деформації для оптимізації обраних характеристик руху.
Публікації автора:
Тюрев В.В. О приближённом вычислении сингулярных интегралов, встречающихся в аэродинамике // Аэродинамическое проектирование летательных аппаратов. - Харьков, 1985. С. 72 - 78.
Тюрев В.В. Об обтекании проницаемых поверхностей // Самолётостроение. Техника воздушного флота. - Харьков, 1987. Вып. 54. С. 14 - 18.
Тюрев В.В. Поведение линий тока в окрестности критической точки в потоке идеальной несжимаемой жидкости // Прикладные задачи аэромеханики. - Харьков, 1987. С. 54 - 59.
Тюрев В.В. Модельные задачи теории крыла при сплайновой аппроксимации интенсивности вихревой поверхности // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 1998. Вып. 2. С. 204 - 207.
Тюрев В.В. Свойства вихревой поверхности, моделирующей крыло конечного размаха // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 1999. Вып. 17(4). С. 83 - 87.
Тюрев В.В. Влияние особенностей вихревой поверхности на индуцируемые ею скорости // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 1999. Вып. 4. С. 150 - 153.
Тюрев В.В. Определение интенсивности свободной вихревой поверхности в нелинейной теории крыла // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 1999. Вып. 5. С. 18 - 22.
Тюрев В.В. Вычисление скоростей, индуцируемых произвольно деформирующейся вихревой поверхностью // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2000. Вып. 18(1). С. 26 - 30.
Тюрев В.В. Вычисление перепада давления на вихревой поверхности // Авиаційно-космічна техніка і технологія. - Харків, 1999. Вип. 14. С. 8 - 11.
Тюрев В.В. Составление уравнения непротекания в нелинейной теории крыла // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2000. Вып. 19(2). С. 43 - 47.
Тюрев В.В. Особенности течения несжимаемой жидкости в окрестности задней кромки профиля крыла. // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 2000. Вып. 7. С. 94 - 98.
Тюрев В.В. Распространение теорем Гельмгольца на нестационарную свободную вихревую поверхность // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2000. Вып. 22(5). С. 68 - 71.
Тюрев В.В. Решение двухмерного интегро-дифференциального уравнения теории крыла при помощи сплайновой аппроксимации неизвестной функции // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков, 2000. Вып. 17. С. 240 - 243.
Тюрев В.В. Влияние свободной вихревой поверхности на уравнение непротекания крыла. // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 2000. Вып. 8. С. 63 - 67.
Тюрев В.В. Удовлетворение постулата Жуковского - Чаплыгина в нестационарных задачах теории крыла // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2000. Вып. 23(6). С. 156 - 159.
Тюрев В.В. Выполнение кинематических и динамических условий на кромках крыла в нелинейных нестационарных задачах аэродинамики // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков, 2000. Вып. 18. С. 169 - 172.
Тюрев В.В. Численный метод расчёта характеристик свободной вихревой поверхности // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2001. Вып. 24(1). С. 48 - 52.
Тюрев В.В. Метод расчёта обтекания несущей поверхности, испытывающей произвольные деформации // Доповіді Національної академії наук України. Математика. Природознавство. Технічні науки, 2001, № 4. С. 56 - 60.
Тюрев В.В. Алгебраическая система уравнений нелинейной теории крыла // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2001. Вып. 26(3). С. 71 - 74.
Тюрев В.В. Метод решения оптимальных задач нелинейной теории крыла // Вестник Национального технического университета «ХПИ», 2001. Вып. 129. С. 226 - 229.
Тюрев В.В. Особенности решения симметричных и несимметричных задач теории крыла // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Харьков, 2001. Вып. 25(2). С. 42 - 45.
Тюрев В.В. Оптимизационные задачи нелинейной теории крыла // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков, 2003. Вып. 19. С. 34 - 39.
