Аэродинамика

В книге рассматриваются вопросы разработки методов воспроизведения в лабораторных экспериментах условий орбитального полета по скорости набегающих на летательный аппарат потоков заряженных и нейтральных частиц, их концентрации и температуре и исследования в таких потоках характеристик приборов, например ионных датчиков ориентации. Освещен один из недавно разработанных методов улучшения характеристик взаимодействия набегающих потоков с поверхностью конструкционных материалов с помощью ионной технологии. Приведены результаты экспериментов по определению реальных возможностей применения электрических разрядов как форм создания низкотемпературной плазмы для снижения волнового сопротивления летательных аппаратов при значениях коэффициента сопротивления и статических давлений, которые представляют интерес для авиационных приложений. Книга рассчитана на специалистов, работающих в области прикладной и физической газовой динамики, связанной с применением потоков разреженной низкотемпературной плазмы и неравновесных разрядов, аспирантов и студентов, специализирующихся в данной области. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-01-07026, не подлежит продаже

В монографии обобщены и систематизированы результаты исследований струйных систем увеличения подъемной силы крыльев, выполненных в ЦАГИ, а также опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях в течение последних 30–40 лет. Рассмотрены системы управления пограничным слоем и циркуляцией путем тангенциального выдува струй на крыло, закрылки и скругленную цилиндрическую хвостовую часть крыла, струйные и эжекторные закрылки, системы выдува струй над крылом, из его торцов, способы управления искусственно создаваемым отрывом потока на крыле. Приведены результаты экспериментальных исследований струйных систем на крупномасштабных моделях и натурных самолетах различного назначения, выполненных в большой аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ, а также на профилях и крыльях различной формы в других до- и околозвуковых аэродинамических трубах. Изложены методы расчета аэродинамических характеристик крыльев со струйной механизацией и дано сопоставление результатов расчетов с опытными данными. Монография предназначена разработчикам авиационной техники и научно-техническим работникам, специализирующимся в области аэродинамики летательных аппаратов. Она может служить справочником и учебным пособием для преподавателей, аспирантов и студентов авиационных вузов, а также для всех, интересующихся авиацией. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 10-08-07040

Рассматриваются основные вопросы, связанные с аэродинамикой зданий и сооружений, характеристики экспериментального оборудования, основы проведения испытаний в аэродинамических трубах, а также основные программные пакеты, предназначенные для численного моделирования, и их особенности на примере мультизадачного комплекса ANSYS CFX. Для студентов бакалавриата направлений подготовки 08.03.01 Строительство и 07.03.01 Архитектура очной формы обучения. Представляет интерес для технических специалистов и научных сотрудников, работающих в сфере аэродинамики зданий и сооружений.

Предназначено для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторной работы «Качество системы стабилизации курса самолета» по дисциплине «Управление техническими системами». Издание будет способствовать углубленному изучению раздела «Качество управления линейными системами автоматического регулирования (САР)» указанной дисциплины, освоению интегрального метода оценки качества САР, приобретению навыков построения системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение САР, синтеза и построения структурных схем, соответствующих этим уравнениям, редактирования параметров, получения, визуализации и анализа результатов расчетов, формулировки выводов о характере и качестве переходных процессов САР. Для студентов магистратуры, обучающихся по направлению подготовки 15.04.03 «Прикладная механика».

Рассмотрены основные формы спускаемых аппаратов и соответствующие им параметры траекторий движения в атмосфере планеты. Приведены математические модели, позволяющие определять параметры траекторий спускаемого аппарата при продольном и пространственном баллистическом спуске. Представлены зависимости для расчета влияния малых асимметрий на динамику движения спускаемых аппаратов. Выполнен анализ влияния малых асимметрий на резонансные явления. Приведены формулы, позволяющие на этапе проектирования спускаемого аппарата оценить допустимые значения асимметрий. Рассмотрены математические модели движения спускаемых аппаратов с постоянным и регулируемым аэродинамическим качеством и особенности траекторий этих аппаратов. Получены формулы для расчета оптимального управления спуском. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 24.05.04 «Навигационно-баллистическое обеспечение применения космической техники» и направлению подготовки бакалавров 24.03.03 «Баллистика и гидроаэродинамика», 24.03.01 «Ракетные комплексы и космонавтика» и магистров по направлению подготовки 24.04.03 «Баллистика и гидроаэродинамика».

Освещаются области применения парашютных систем. Внимание уделяется выбору облика грузовых парашютных систем и критериям его технико-экономического обоснования. Излагается общая методология создания и применения структурных математических моделей функционирования в потоке компоновок «объект + парашют» и «объект + парашютно-реактивная система». Модели формируются на базе численных методов механики сплошной среды и их синтеза с привлечением современных вычислительных средств. Возможности новой научной информационной технологии иллюстрируются многочисленным решением задач формообразования, аэродинамики, аэроупругости и прочности парашютов, баллистики компоновок «объект + ПС», «объект + ПРС». Для научных работников, занимающихся проблемами математического моделирования в области авиакосмической техники, разработчиков парашютов и воздухоопорных конструкций, а также аспирантов и студентов. Издание книги осуществлено при финансовой поддержке Научно-исследовательского института парашютостроения.

В книге разработаны вопросы подобия, модели релаксационных процессов, средства численного воспроизведения повышенной надежности и проведены комплексные исследования стационарных и нестационарных течений с конденсацией и высокотемпературной релаксацией однокомпонентных газов, влажного воздуха и запыленных сред в типичных соплах аэродинамических труб в диапазоне параметров торможения, обеспечивающих сохранение химического состава рабочей среды, и диапазоне чисел Маха от трансзвуковых до гиперзвуковых. Особое внимание уделено случаям сложного пространственного взаимодействия структуры газодинамического поля и релаксации. Рассмотрены некоторые вопросы экспериментального исследования и применения переохлажденных и колебательно неравновесных потоков для задач аэродинамического моделирования. Книга предназначена специалистам в данной области.

Представлены результаты экспериментального исследования взаимодействия звука с дозвуковыми и сверхзвуковыми турбулентными струями. На приводимых в альбоме теневых фотографиях рассматривается широкий круг вопросов, связанных с возникновением и развитием возмущений, излучением волн Маха такими возмущениями, возникновением, развитием, взаимодействием и разрушением кольцевых и косых вихрей и вихрей Тейлора-Гёртлера, излучением звука вихрями и т. д. Для аспирантов и студентов в учебных курсах, рассматривающих вопросы газодинамики, турбулентности и аэроакустики, для научных работников в области аэроакустики. Рекомендовано Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по образованию в области прикладных математики и физики в качестве учебного пособия хля студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Прикладные математика и физика» или по другим смежным направлениям и специальностям в области естественных наук, техники и технологий.

Курс лекций по теоретическим основам теплотехники предлагается к изучению курсов «Теоретические основы теплотехники», «Теплотехника», «Перенос энергии и массы, основы теплотехники и аэродинамики», читаемых в Орском гуманитарно-технологическом институте студентам механико-технологического факультета и рассматривает теоретическую базу по технической термодинамике, процессам, происходящим с идеальными и реальными газами и газовыми смесями, понятие работы и теплоты газового процесса, внутренней энергии газа и ее изменение. Рассмотрены процессы, происходящие с газом при сжатии в компрессоре. Достаточное внимание уделено и второму закону термодинамики. К изучению предложены идеальный и реальный циклы двигателей и их исследование, паровые машины, холодильные установки, тепломассообменное оборудование и методики расчетов. Курс сопровождается мультимедийными разработками.

Вторая часть книги посвящена обобщению многолетнего мирового опыта разработки и применения промышленных пневмоимпульсных технологий, основанных на использовании газодинамических установок кратковременного действия. Рассмотрены практические и теоретические аспекты проектирования быстродействующих пневмоимпульсных устройств и их элементов. Приведено подробное описание конструкций пневмоимпульсных генераторов, разработанных для использования в различных отраслях промышленности, с обсуждением их достоинств и недостатков. Большую часть книги занимает описание различных пневмоимпульсных технологий, используемых в промышленности. Указаны перспективные направления развития и применения пневмоимпульсных технологий. Книга рассчитана на научных сотрудников, студентов и инженерно-технических специалистов, стремящихся освоить и использовать новые подходы к решению сложных практических проблем.

Книга посвящена изложению многолетнего опыта разработки, создания и использования газодинамических установок кратковременного действия для аэродинамических экспериментов. Приведено подробное описание конструкций газодинамических установок, разработанных автором для экспериментальных исследований в диапазоне от трансзвуковых до гиперзвуковых скоростей. Рассмотрены практические вопросы проектирования основных элементов газодинамических установок. Для теоретического анализа рабочих процессов в процессе проектирования используется гипотеза квазистационарности, правомерность применения которой подтверждается результатами экспериментов. Большое внимание уделяется проблемам точности измерений в быстропротекающих аэродинамических экспериментах. Приведены примеры применения установок кратковременного действия для исследования различных проблем газотермодинамики перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Книга рассчитана на научных сотрудников, инженерно-технических специалистов и студентов, специализирующихся в области экспериментальной аэродинамики больших скоростей.

В книге представлены избранные работы С. А. Чаплыгина по теории крыла: «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела», «Результаты теоретических исследований о движении аэропланов», «К общей теории крыла моноплана», «О влиянии плоскопараллельного потока воздуха на движущееся в нем цилиндрическое крыло», «Теория решетчатого крыла», «Схематическая теория разрезного крыла аэроплана». Работы С. А. Чаплыгина в течение долгого времени были вехами, по которым развивалась аэродинамика, многие их результаты давно вошли в практику как основа теории крыла.

Изложены основы моделирования условий полета летательных аппаратов в аэрофизическом эксперименте и подробно рассматривается техника экспериментирования при дозвуковых, трансзвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях. Обсуждаются основные принципы, схемные и конструктивные особенности современных аэродинамических труб и газодинамических установок. Детально описаны самые современные средства и методы измерений параметров потока и визуализации течений. В таком объеме эти проблемы рассмотрены лишь в монографиях, которые вышли из печати в 60-х годах прошлого столетия. С одной стороны, они уже стали библиографической редкостью, а с другой, за прошедшие почти 40 лет появились существенно отличающиеся, новые экспериментальные установки. Техника и методы аэрофизического эксперимента обогатились новыми принципами и методологией исследований. Значительно ускорился процесс совершенствования измерительных средств и оборудования для аэродинамических лабораторий. В практику экспериментальной аэродинамики все больше внедряются новые достижения физики и электроники. Эти соображения послужили основанием для переиздания учебника, который был опубликован в двух частях: в 2005 г. – часть 1, а в 2007 г. – часть 2. Настоящее, второе, издание наряду с исправлениями и добавлениями включает обе части. Книга рассчитана на студентов старших курсов вузов, специализирующихся в области авиа- и ракетостроения, и будет полезной аспирантам, инженерам, а также научным работникам авиационно-космической и других отраслей промышленности.

Настоящее учебное пособие посвящено описанию течений идеальной нетеплопроводной жидкости. Выводится замкнутая система уравнений, дается постановка задач и исследуются основные свойства течений этой жидкости. Предполагается, что в жидкости отсутствуют внутренний момент, объемные источники массы и энергии. Пособие предназначено для студентов вузов, специализирующихся в области гидроаэромеханики.

Представлены результаты экспериментального и численного исследования динамических и тепловых характеристик дозвуковых отрывных потоков, образующихся за различными преградами. Рассмотрены картины обтекания обратной ступеньки, одиночного ребра и прямоугольной каверны, являющиеся в настоящее время классическими задачами аэрогидродинамики и тепломассопереноса. Последовательно изучены более сложные случаи развития отрывных течений за преградами: обтекание ребра и системы ребер, расположенных под разными углами к направлению потока, ступеньки со скошенной обратной стенкой, каверн с наклонными стенками, а также отсоединенных ребер. Исследовано влияние различных факторов на динамику отрывного течения и турбулентный теплообмен. Книга адресована научным работникам и инженерам, специализирующимся в области механики и теплофизики турбулентных течений, а также преподавателям, аспирантам и студентам высших учебных заведений.

Приведены основные понятия внутренней и внешней баллистики ствольных систем и пороховых ракет. Даны также понятия основ аэродинамики. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Боеприпасы и взрыватели».

Особое внимание в книге уделено гибким конструкциям, чувствительным к воздействию ветра. Предложены алгоритмы критериев возникновения известных явлений аэроупругой неустойчивости – вихревого возбуждения, галопирования, срывного и изгибно-крутильного флаттера, дивергенции, параметрических резонансов. Наряду с этим в удобной для инженеров форме представлены условия обеспечения аэроупругой устойчивости гибких конструкций. Обсуждаются области рационального применения вычислительных (компьютерных) и физических методов аэродинамических экспериментальных исследований, в том числе натурных испытаний сооружений. Рассмотрены ожидаемые вызовы природы, которые недостаточно изучены и могут отразиться на надёжности зданий, сооружений и конструкций. Для инженеров широкого профиля в области зданий, сооружений и конструкций различного назначения на ветровые воздействия, а также может быть полезна обучающимся строительных университетов. 2-е издание, переработанное и дополненное

Изложены основные вопросы гидравлики и аэродинамики систем водоснабжения и водоотведения. Рассмотрены законы равновесия, основы кинематики и динамики, гидравлических сопротивлений при движении жидкости и газа. Описано обтекание потоком жидкости твердых тел. Детализированы механизмы перемешивания затопленных струй с окружающей средой и смешения сточных вод с водой водоемов. Приведены основные элементы гидравлических машин и воздуходувных станций. В каждом разделе есть примеры гидравлических расчетов. Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств, 27.03.04 Управление в технологических системах, 20.03.01 Техносферная безопасность.

Практикум состоит из теоретических сведений и методических указаний, необходимых для выполнения практических занятий студентов по курсу «Аэрология горных предприятий». Представлены примеры расчетов и перечень контрольных вопросов. В помощь студентам для выполнения заданий указана научно-техническая литература. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению/специальности 21.05.04 «Горное дело».

В учебно-методическом пособии приведены краткие теоретические положения основ гидравлики и аэродинамики, используемые при конструировании и проектировании инженерных систем отопления, вентиляции, теплоснабжения, газоснабжения, водоснабжения и водоотведения. Рассмотрены примеры решения практических задач. Даны рекомендации для подготовки к практическим занятиям, актуальная справочная информация, а также основные формулы расчета, применяемые в практике проектирования. Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство.