Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Гидродинамика скоростных транспортных средств

Цели и задачи

Целью данного курса является знакомство студентов с основами гидродинамики скоростных транспортных средств, движущихся вблизи  поверхности воды, как над ней, так и под ней. Под скоростными транспортными средствами понимаются  летательные аппараты, суда с динамическими принципами поддержания, скоростные подводные объекты, движущиеся в режимах развитой кавитации. Курс содержит как теоретические сведения по гидродинамике и аэродинамике скоростных транспортных средств, так и сведения о методах и средствах экспериментальных исследований.

Разделы

1. Развитие водного транспорта от водоизмещающих судов до аппаратов с динамическими принципами поддержания.   Рост скорости и снижение гидродинамического сопротивления. Типы гидродинамического сопротивления: вязкое, формы, волновое.

2. Сопротивление трения. Погранслой, уравнение Прандтля. Погранслой на плоской пластине. Ламинарный и турбулентный пограничные слои. Основные закономерности. Ламинаризация.

3. Волновое сопротивление. Представление о малых поверхностных волнах. Основы теории. Стоячие и прогрессивные волны, кинематика частиц, перенос энергии. Фазовая и групповая скорость. Корабельные волны и формирование волнового сопротивления. Зависимость волнового сопротивления от числа Фруда. Выбор наиболее экономичных крейсерских режимов движения судов различных классов.

4. Экспериментальная отработка гидродинамики судов и скоростных транспортных средств. Проблемы моделирования. Методы переноса результатов модельных исследований на натурные объекты. Масштабный эффект.

5. Динамические способы поддержания скоростных транспортных средств. Глиссирующие суда. Суда на подводных крыльях. Аппараты на воздушной подушке.

6. Гидродинамика глиссирования. Глиссирующая поверхность конечного размаха. Применение теории крыла с эллиптическим распределением циркуляции по размаху. Индуктивное и брызговое сопротивление. Возможность снижения сопротивления за счет управления брызговой струей. Результаты экспериметов с направляющими аппаратами, изменяющими направление брызговых струй. Гидродинамические интерцепторы на глиссирующих днищах.

7. Глиссирование тел гладких форм. Задача о вынужденной посадке на воду самолета сухопутного базирования. Вопрос об отрыве потока. Скоростной отрыв. Проблемы и методика моделирования. Отрыв под воздействием ускорения. Возможное применение этого эффекта. Результаты экспериментов.

8. Устойчивость глиссирования. Общее представление и результаты экспериментов. Работа Эпштейна и обобщения на основе теории размерностей. Анализ устойчивости по Ляпунову для простейших тел типа глиссирующих плоскокилеватых пластин. Методы экспериментального определения областей устойчивого глиссирования в опытовых бассейнах.

9.  Суда на подводных крыльях. Исторический обзор. Виды подводных крыльев. Способы регулирования осадки. Гидродинамика малопогруженных плоских подводных крыльев. Постановка задачи, граничные условия. Влияние свободной поверхности. Основные факторы самостабилизации  по глубине малопогруженных крыльев. V-образные крылья. Кавитация подводных крыльев, ее разновидности, борьба с ней. Гидродинамика суперкавитирующих подводных крыльев.

10. Движители скоростных транспортных средств. Основы теории гребного винта как активного диска. Представление о кпд идеального движителя. Гидродинамика лопастей винта.

11. Классификация типов, стадий и форм кавитации. Типы кавитации. Кавитация на теле вращения. Кавитация на несущих поверхностях. Зарождение кавитации, разрушение кавитационных пузырьков.

12. Осесимметричные кавитационные течения. Численные методы расчета. Математическая модель течения. Аналитические оценки решений. Алгоритмы численных решений. Приближенные методы расчета. Форма каверны на начальном участке. Форма каверны на основном участке.

13. Нестационарные осесимметричные каверны. Принцип независимости расширения каверны. Уравнение расширения каверны.

 

В результате освоения дисциплины «Гидроаэродинамика скоростных транспортных средств» студент должен:

Знать основы гидродинамики скоростных транспортных средств с динамическими принципами  поддержания, физические основы течений со свободными границами, включая суперкавитационные течения.

Уметь рассчитывать и оценивать  основные гидродинамические характеристики скоростных транспортных средств.

Владеть расчетными и экспериментальными методами выбора и отработки гидродинамических компоновок и движительных комплексов  скоростных транспортных средств, движущихся по поверхности воды и под ней.

 

Рекомендуемая литература.

  1. Эпштейн Л.А. Гидродинамика скоростных транспортных аппаратов. М, МФТИ, 1986.
  2. Логвинович  Г.В.  Гидродинамика течений со свободными границами. Киев, Наукова думка, 1969.
  3. Шорыгин О.П. Гидродинамика автомодельных течений жидкости со внутренними свободными границами. Труды ЦАГИ, вып.2595, 1995.
  4. Шорыгин О.П. Брызговое сопротивление при глиссировании тел по поверхности воды. Труды ЦАГИ, вып.2634, 1999.
  5. Шорыгин О.П., Васин А.Д. Структура брызговых потоков при глиссировании и способы управления ими. Сборник трудов «Геленджик-98», ЦАГИ, 1998.
  6. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л., Судостроение, 1986.

Дополнительная литература

  1. Клейтон Б., Бишоп Р. Механика морских судов. Л., Судостроение, 1986.
  2. Шорыгин О.П., Беляевский А.Н., Гонцова Л.Г. Исследование отрыва потока при глиссировании закругленных тел. Труды ЦАГИ, сборник «85 лет ЦАГИ»,  2003.  
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика