Моделювання параметрів і проєктування надзвукової лабораторної аеродинамічної труби ударного типу (комплексна тема 2)
Автор: Паламарчук Антон Павлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Суть даної магістерської кваліфікаційної роботи є моделювання параметрів і проектування надзвукової лабораторної аеродинамічної труби ударного типу полягає в розробці та оптимізації конструкції труби для проведення досліджень у сфері аеродинаміки при великих швидкостях. На роботу аеродинамічної труби ударного типу впливають такі параметри як: розміри труби: діаметр, довжина, форма. Матеріал стінок: вибір матеріалу для стінок труби впливає на її міцність, довговічність та здатність витримувати великі тискові та температурні навантаження. Режими роботи: визначення оптимальних режимів роботи труби для проведення конкретних досліджень. Тиск та температура в середині труби: контроль за цими параметрами необхідний для забезпечення безпеки та ефективності роботи. Швидкість потоку повітря: величина швидкості потоку важлива для формування ударної хвилі та отримання точних результатів досліджень. Форма труби: оптимальна форма труби дозволяє забезпечити ефективне розповсюдження ударної хвилі та максимальну точність досліджень. Безпека та довговічність конструкції: важливо враховувати питання безпеки при роботі з великими швидкостями та великими тисками, а також забезпечити довговічність конструкції труби. Існує кілька різних конструкцій аеродинамічних труб ударної дії які використовуються для проведення аеродинамічних досліджень а саме прямокутна ударна труба конструкція якої має прямокутний перетин та використовується для досліджень аеродинамічних характеристик об’єктів з прямокутними або кутовими профілями. Кругла ударна труба має круглий перетин і використовується для досліджень аеродинамічних характеристик об’єктів з круглими профілями, таких як літаки або ракети. Конусоподібна ударна труба має конусоподібний перетин і використовується для досліджень аеродинамічних характеристик об’єктів з конусоподібними профілями, наприклад, для досліджень ракет. Кожна з цих конструкцій має свої переваги та недоліки, і вибір конкретної конструкції залежить від цілей дослідження та параметрів об’єкта, який досліджується. В цій магістерській кваліфікаційні роботі використовується прямокутна ударна труба. Об’єкт дослідження: надзвукова лабораторна аеродинамічна труба ударної дії. Предмет дослідження: Моделювання параметрів і проектування надзвукової лабораторної аеродинамічної труби ударної дії. Мета дослідження: Проектування та моделювання параметрів надзвукової лабораторної аеродинамічної труби ударного типу. Для цього провести огляд конструкцій аеродинамічних труб. Провести проєктування конструкції надзвукової лабораторної аеродинамічної труби ударної дії. Моделювання напружень і деформацій в аеродинамічної труби. Дати економічну оцінку проектного рішення. В першому розділі роботи був короткий екскурс в історію виникнення аеродинамічних труб. Також була наведена їхня класифікація залежності від діапазону маху та за їхнім принципом дії який залежний від конструкції аеродинамічної труби. Далі був проведений огляд конструкції аеродинамічної труби ударної дії. В другому розділі роботи були проведені такі розрахунки. Як розрахунок на міцність аеродинамічної ударної труби навантаженою зовнішнім тиском, розрахунок допустимого осьового зусилля, розрахунок критичні значення тиску та розрахунок сил що діють на стінку труби. Після проведених розрахунків можна зробити такий висновок, що матеріал який буде використовуватися для виготовлення основних елементів аеродинамічної труби а саме сталь 6ХВ2С витримує всі зовнішні чинники які діють на аеродинамічну трубу. В третьому розділі роботи була з модельована 3D модель аеродинамічної труби та були описанні основні елементи з яких вона складається. Для проведення дослідження були потрібні певні граничні умови. А саме сітка яка є одним з важливіших елементів. Від точності якої залежить точність моделювання прикладених сил та їх приливу на конструкцію. Також до граних умов відносяться фізичні властивості металу і защемлення. Для моделювання використовуємо силу з трьома різними її величинами 5,7 та 10 кН. Були отриманні такі результати, першочергово розглянемо напруження по Мізесу які становлять від 2.658 МПа до 5.317 МПа. Деформація становить від до мм. Напруження по Мізесу та деформація є незначними для даної надзвукової аеродинамічної ударної труби. Марка сталі 6ХВ2С повністю задовольняє експлуатаційні умови даної лабораторної установки. В четвертому розділі роботи представлено економічну оцінку проектного рішення, яка була отримана. Спочатку було розроблено план виконання магістерської роботи та розраховано витрати. Далі були розраховані експлуатаційні витрати проектного рішення та ціни споживання проектного рішення. Проектне рішення буде розроблено та впроваджено протягом 49 днів, а витрати на його розробку та впровадження становлять 27179.97 грн. Це проектне рішення буде актуальним протягом п’яти років. У середньому річні витрати на експлуатацію проектного рішення становлять грн. Проектне рішення коштуватиме організації-розробнику 75.77 грн. на день, а організації-покупця 77.89 грн. на день протягом усього терміну використання. Проектні рішення, які були отримані в процесі роботи, а також дослідження, пов’язані з цими питаннями, показують, наскільки вони ефективні в реальному житті. Проведені економічні розрахунки — це показники економічної ефективності їх виконання та застосування. Ключові слова: надзвукова, аеродинамічна труба, лабораторна, ударна.