ВВЕДЕНИЕ 5
1 ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 7
1.1 Равномерное прямолинейное движение 7
1.2 Расчетная область и подвижные тела 7
2 Среда разработки 9
2.1 Знакомство с инструментами моделирования 9
2.2 Знакомство с интегрированной средой 11
3 Моделирование аэродинамических характеристик транспортных средств 12
3.1 Влияние размеров и размещения дефлектора плоской крыши кабины на аэродинамические характеристики 12
3.2 Моделирование геометрии кузова и сеточной модели 13
3.2.1 Создание сеточной модели 14
3.2.2 Параметризация и оптимизация геометрии 15
3.2.3 Методология расчёта на основе поверхности отклика и граничные условия 16
3.2.4 Численные процедуры и граничные условия 17
3.3 Результаты и подведение итогов 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28
В результате проведенного исследования, смоделировали движение наземного грузового транспорта. Повторили законы механики, аэродинамики. Познакомились с интегрированной средой разработки Ansys workbench. Изучили основы и применение высокоуровневого языка программирования C++.
Было проведено численное исследование простого кузова грузовика и прицепа с использованием плоского дефлектора различных размеров и ориентации. Чтобы уловить отрыв потока и турбулентность вблизи области дефлектора, в расчетной области решается модель турбулентности с двумя уравнениями K-ω с переносом сдвигового напряжения (SST) и вычисляется сила аэродинамического сопротивления. Размеры и положение плоского дефлектора были рассмотрены как входные параметры, и поверхность отклика была построена с учетом силы сопротивления в качестве выходного параметра.
Результаты показали, что ширина задней части обтекателя больше всего влияет на сопротивление, а ширина спереди меньше всего. Оптимальная конструкция задней и передней ширины дефлектора позволяет снизить лобовое сопротивление до 7,8% и 3% соответственно. Влияние переднего и заднего положений дефлекторов влияет на силу сопротивления на промежуточном уровне. Вне переднего и заднего положений положение заднего дефлектора составляет 2,9% от общей силы сопротивления. Также проводится сравнение грузовика с дефлектором и без него, и схема потока показывает влияние дефлектора на структуру потока, которая отвечает за снижение сопротивления. Таким образом, у грузовика с оптимально спроектированным дефлектором сопротивление примерно на 12% меньше, чем у грузовика без дефлектора.
В настоящее время существует тенденция снижения требуемого уровня знаний для инженеров-программистов, используется разделение труда (создание геометрии, задание расчетной сетки, настройка модели, анализ результатов). Способствует тому и повышение надежности программных пакетов, устойчивости к некорректным действиям пользователей и упрощение интерфейсов. Программный комплекс Ansys WorkBench обладает лучшими качествами и рядом преимуществ в этом направлении развития, что позволяет получать нормальные результаты без длительной специальной подготовки, глубоких знаний математической модели. В то же время не стоит забывать, что более глубокое понимание гидродинамики и численных методов позволяет находить неординарные решения поставленных задач, сокращая расчетное время и повышая точность получаемых результатов.
Компиляция моделей производилась на ЭВМ со следующими вычислительными характеристиками:
– процессор AMD A8 4500M;
– 6 Гб RAM.
1. Пшихопов, В. Х. Позиционно–траекторное управление подвижными объектами, 2009. – С.14-18.
2. Федотов, А.А. Позиционно-траекторная система прямого адаптивного управления морскими подвижными объектами [Электронный ресурс] / Режим доступа: URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2496 – Дата доступа: 12.05.2020
3. Бюшгенс, Г. С., Студнев Р.В. Динамика полета. Пространственное движение, 1983.– С.15-17.
4. Гуренко, Б.В. Разработка и исследование математической модели автономного надводного мини-корабля «Нептун» [Электронный ресурс] / Режим доступа: URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/1918– Дата доступа: 21.03.2021
5. Бюшгенс, Г. С., Студнев Р. В. Аэродинамика полета. Динамика продольного и бокового движения, 1979. –С.29- 31.
6. Дегтярь, В. Г., Пегов В. И. Гидродинамика баллистических ракет подводных лодок. Монография – ФГУП «ГРЦ «КБ им. акад. В.П. Макеева», 2004.– С.92.
7. Краснов, Н.Ф. Аэродинамика в 2-х ч., ч.1. М: “Высшая школа”, 1976.– С.33-34.
8. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. Москва-Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950.– С.502.
9. Справочник по теории корабля, в 3-х томах, т.2, 1968. –С.297-298
10. Описание функции draw [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://p5js.org/reference/#/p5/draw – Дата доступа 17.04.2020
