Найти

Результаты поиска

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧНОГО КОРПУСА БИНС В МУЛЬТИФИЗИЧНОЙ ПОСТАНОВКЕ В ANSYS CFX И SYSTEM COUPLING

  А.А. Медельцев , П. А. Шаповалов , М. В. Воронов , А. И. Полухина , П.Н. Сигалева , А.В. Фролов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  В настоящей работе рассматривается численное моделирование нестационарного
  конвективно-кондуктивного теплообмена бесплатформенной инерциальной навигационной
  системы высокоманевренного летательного аппарата (БИНС ВЛА), разработанной в
  АО «ЦНИИАГ», с использованием расчётного комплекса ANSYS. Целью исследования явля-
  ется всесторонний анализ теплообменных процессов, характерных для функционирования
  прибора, в том числе взаимного пространственного влияния источников тепловых мощно-
  стей друг на друга, а также на блок чувствительных элементов. Моделирование теплооб-
  мена внутри герметичного корпуса прибора проведено для критических условий функцио-
  нирования (в рассматриваемом случае обусловлены нагревом элементов прибора) в сильно и
  слабо сопряжённой постановках с последующим сравнением результатов применения обо-
  их подходов. Для программной реализации каждого подхода были выбраны модули пакета
  прикладных программ ANSYS: Mechanical, CFX, System Coupling. Выбрана k-e модель тур-
  булентности воздуха с неявным учётом эффекта в пограничных слоях и корректировкой
  диффузии в сдвиговых течениях. Учтён внешний естественный теплообмен с окружаю-
  щим воздухом посредством задания конвективных граничных условий на внешние поверхно-
  сти прибора. Для получения численных значений коэффициентов теплоотдачи была при-
  нята во внимание ориентация каждой поверхности в пространстве благодаря использова-
  нию соответствующего коэффициента. С помощью расчёта термических сопротивлений
  были учтены потери мощности, возникающие ввиду наличия неровностей на поверхностях
  прибора в контактах между твердотельными компонентами с использованием термиче-
  ских сопротивлений фактического контакта и межконтактной прослойки. Графически
  представлены результаты моделирования деформированного состояния несущей системы
  прибора, возникающего вследствие действия несимметричного температурного поля в
  нагретом приборе. Проведён анализ полученных графиков. Определены показатели жёст-
  кости несущей системы прибора – углы отклонения взаимной ортогональности чувстви-
  тельных элементов, а именно акселерометров и датчиков угловой скорости (ВОГ – воло-
  конно-оптических гироскопов), возникающие вследствие тепловых деформаций. Получен-
  ные результаты позволили оценить технические решения по качеству теплоотвода от
  элементов плат в обход чувствительных элементов прибора, принятых на этапе компо-
  новки компонентов изделия.

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АЭРОЗОЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКОВ

  Б.А. Ашабоков , В.А. Шаповалов , М. А. Шериева , В.Н. Лесев , Г.В. Куповых

  2023-06-07

  Аннотация ▼

  В настоящее время физика облаков и активных воздействий на них постепенно пере-
  ходит от этапа изучения "элементарных" облачных процессов к этапу изучения облаков в
  целом с учетом их системных свойств. Одним из направлений исследований на этом этапе
  становится изучение роли системных свойств облаков в формировании их макро- и микро-
  структурных характеристик. Именно эти свойства являются основными факторами,
  влияющими на формирование структуры облаков. В статье представлены некоторые ре-
  зультаты исследований роли одного из таких свойств облаков, а именно взаимодействия
  облаков с окружающей их атмосферой (свойство иерархичности систем). В качестве спо-
  соба их взаимодействия рассмотрен механизм, обусловленный аэрозольным составом ат-
  мосферы. Методика исследований основана на предположении, что на интенсивность
  образования кристаллов в облаках влияет содержание в атмосфере аэрозольных частиц
  достаточной концентрации, обладающих льдообразующими свойствами (ядер сублима-
  ции). Для расчетов использовалась трехмерная нестационарная модель конвективных об-
  лаков. Интенсивность образования кристаллов в облаке менялась путем варьирования зна-
  чения параметра в выражении для источника кристаллов в модельных уравнениях для об-
  лачной среды. В работе также обсуждается современное состояние проблемы активных
  воздействий на конвективные облака с целью управления процессами осадкообразования.
  Для осуществления успешного активного воздействия необходимо определение локальной
  области в облаке, в которой условия благоприятны для воздействия и концентрации час-
  тиц реагента, которую следует обеспечить в данной области в каждый момент времени.
  Модельные расчеты показали, что незначительное увеличение содержания аэрозольных
  частиц в атмосфере привело к увеличению значений максимальной лёдности и суммарной
  водности, а также лёдности при одновременном уменьшении максимальной водности в
  облаке. При этом его макроструктурные характеристики практически не изменились.
  Дальнейшее решение задач требует разработки эффективных методологий моделирова-
  ния активного воздействия на конвективные облака.

• МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ БЕСПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

  П.А. Шаповалов , Ю.В. Михайлов , А.В. Фролов , Д.О. Савватеев

  2023-04-10

  Аннотация ▼

  Описываются подходы к решению задач оптимизации несущих систем (НС) бес-
  платформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Типичной задачей оптими-
  зации в данном случае является многокритериальная параметрическая оптимизация несу-
  щей сисметы триады акселерометров БИНС с целью минимизации массы НС и минимиза-
  ции углов отклонения осей акселерометров под действием внешних нагрузок. В качестве
  инструмента численного моделирования и оптимизации используются модули ANSYS Mechanical
  и ANSYS DesignXplorer соответственно. Рассмотрены практические вопросы,
  связанные с параметризацией твердотельных моделей НС БИНС, вычислением углов от-
  клонения осей акселерометров, возможными вариантами планов численного эксперимента,
  оценкой чувствительности отклика ко входным параметрам, генерацией и уточнением
  поверхности отклика, и проведением многокритериальной оптимизации. Для рациональной
  параметризации твердотельных моделей произведена декомпозиция конструкции прибора
  БИНС, в результате чего были выделены детали и конструктивные элементы, имеющие
  наибольшее влияние на рассматриваемые целевые функции. Для вычисления углов отклоне-
  ния осей чувствительных элементов использованы специальные двухузловые конечные эле-
  менты и соотношения для углов Брайанта, которые описывают взаимное положение в
  пространстве двух систем координат. При планировании численного эксперимента на
  первом этапе оптимизации был использован центральный композиционный план, а на по-
  следующих этапах заполнение пространства параметров осуществлялось методом ла-
  тинского гиперкуба с дополнительной опцией соотношений между параметрами, что по-
  зволило избежать вырожденных вариантов конструкции. Поверхность отклика была по-
  строена методом генетической агрегации и впоследствии уточнена на основе набора оп-
  тимальных решений. Оптимизация для конфликтующих целей минимизации массы и мак-
  симизации жесткости проводилась при помощи многокритериального генетического алго-
  ритма. Описываемая совокупность подходов к решению задач оптимизации в результате
  показательной серии расчетов позволила снизить массу серийной детали НС БИНС на 23%
  при неизменной жесткости.