Применение методов вычислительной гидродинамики для получения характеристик переходных процессов АНПА

Щур Николай Алексеевич
к.ф.-м.н., Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), математик, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21; Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), ведущий электроник, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, тел.: +7(812)552-15-08, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Половко Сергей Анатольевич
к.т.н., ЦНИИ РТК, научно-исследовательский центр, научный руководитель центра, в.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, тел.: +7(812)552-47-64, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Деулин Андрей Александрович
Федеральное государственное унитарное предприятие РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ»), начальник НИО, 607188, Нижегородская обл., г. Саров, пр. Музрукова, д. 37, тел.: +7(908)762-07-78, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 27 октября 2020 года.

Аннотация
Цель данной работы – создание максимально точной математической модели динамики подводного аппарата. По сути, предлагаемая модель должна стать альтернативой натурным испытаниям аппарата. В статье представлена методика вычислений, реализующая сопряженные расчеты динамики обтекаемого подводного аппарата и гидродинамики обтекающей его жидкости. С точки зрения механики и гидродинамики, данный подход является наиболее точным методом моделирования динамики аппарата при наличии произвольных управляющих воздействий. Основным преимуществом предлагаемой методики расчетов является консервативность схемы аппроксимации для гидродинамических вычислений, что крайне важно при проведении нестационарных вычислений. К тому же, предлагаемая методика требует меньше вычислительных ресурсов, чем другие методики сопряженных расчетов, применяющиеся на данный момент. Предлагаемая методика была верифицирована на большом объеме данных натурных испытаний реальных моделей АНПА и показала высокую точность воспроизведения натурных данных. Разработанная расчетная методика была использована при проектировании автономных необитаемых подводных аппаратов и показала свою высокую эффективность.

Ключевые слова
Автономный необитаемый подводный аппарат, АНПА, вычислительная гидродинамика, переходный процесс, сопряженный расчет, деформируемая сетка, взаимодействие тела с потоком.

Благодарности
Результаты были получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России № 075-01195-20-00 «Развитие теории управления и методов анализа движения гиперизбыточных мобильных роботов переменной конфигурации в жидкостной среде и взаимодействие с жесткими объектами».

https://doi.org/10.31776/RTCJ.8405

Индекс УДК 
629.58:532.5

Библиографическое описание
Щур Н.А. Применение методов вычислительной гидродинамики для получения характеристик переходных процессов АНПА / Н.А. Щур, С.А. Половко, А.А. Деулин // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 8. - №4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2020. – С. 287-295. – Текст : непосредственный.

Литература

1. Рождественский В.В. Динамика подводной лодки. – Ленинград: Изд-во «Судостроение». – 1970. – Текст: непосредственный.
2. Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники / М.А. Погосян [и др.] // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Серия (Математиче-ское моделирование физических процессов). – 2013. – Вып. 2. – С. 3-17. – Текст: непосредственный.
3. Menter F.R. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model / F.R. Menter, M. Kuntz and R. Langtry // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4. – Begell House, Inc. – 2003. – Pp. 625-632. – Text: unmediated.
4. Жученко М.М. Расчеты гребных винтов / М.М. Жученко, В.М. Иванов. – Москва-Ленинград: Машгиз. – 1953. – Текст: непосредственный.
5. Сравнительный анализ и оптимизация динамических свойств автономных подводных роботов различных проектов и конфигураций // Подводные исследования и робототехника. – 2012. – № 1(13). – С. 24-35. – Текст: непосредственный.
6. Горюнов В.В. Технология создания кибернетических моделей для синтеза и обработки регуляторов системы управления движением автономного необитаемого подводного аппарата / Горюнов В.В., Половко С.А., Щур Н.А. // Робототехника и техническая кибернетика. – Санкт-Петербург: ЦНИИ РТК. – №4(29), 2020. – С. 308-318. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)