Registration Number
0826U001722, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
30-07-2026
popup.evolution
.
Title
Implementation of Active Influence on the Force Loading of a Surface in an Airflow
Author
Taras Dmytriv,
popup.head Oleksiy S. Lanets
popup.opponent Viktor I. Melnyk
popup.opponent Dmytro A. Breha
popup.review Orest T. Voznyak
popup.review Olena O. Savchenko
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального завдання в галузі прикладної механіки - розроблення систем керування швидкістю повітряного потоку в пограничному шарі обтічної поверхні для зниження силового навантаження на поверхню обтікання в повітряному потоці шляхом розроблення методу активного впливу та засобу його реалізації. Керування граничними потоками, обмеженими стінками, з метою зменшення напруження зсуву на поверхні обтікання є важливою та складною задачею в сучасної механіки газорідинних потоків. Дослідження характеристик пограничного шару на поверхнях обтікання, які підпорядковуються законам Ньютона (Ньютонівські середовища) є актуальним завданням для приладобудування та задач прикладної механіки. Критерієм оцінки є дотичні напруження і розподіл швидкості в пограничному шарі, що безпосередньо впливає на втрати енергії (тиску) за руху об'єкту в середовищі.
У дисертації представлено аналіз сучасного стану керування потоком обтічних поверхонь. Розглянуто аналітичні моделі кінематичних і силових параметрів пристінних пограничних шарів поверхонь обтікання. Також проаналізовано результати досліджень дослідниками параметрів пристінкового потоку пограничного шару обтічної поверхні. Результати експериментальних досліджень лише доповнюють базу даних для крайових умов при моделюванні обтікання поверхонь з геометричними неоднорідностями.
У другому розділі дисертації розроблені аналітична модель швидкостей і дотичних напружень на плоскій поверхні обтікання повітряним потоком. Обтікання поверхні ньютонівським середовищем із швидкістю, змінною в часі, на поверхні обтікання утворюється динамічний пограничний шар. В межах цього динамічного пограничного шару швидкість потоку змінюється від нуля на поверхні тіла обтікання до швидкості невимушеного потоку. В роботі розглянуто вплив параметрів транспортування ньютонівських середовищ і їх характеристик на динамічні параметри пограничного шару за ламінарного потоку та вимушеної турбулентності. Зокрема аналітична модель швидкостей і дотичних напружень на плоскій поверхні обтікання повітряним потоком без додаткової енергією коливань. А також аналітична модель швидкостей і дотичних напружень на плоскій поверхні обтікання повітряним потоком з додаткової енергією коливань. Моделювання швидкості проводили по висоті ламінарного пограничного шару і дотичних напружень на поверхні обтікання у відносних параметрах. Приведено результати чисельного методом Рунге-Кутта моделювання швидкостей і дотичних напружень. Показано, що із зростанням швидкості потоку повітря без додаткової енергією коливань на початку входження на площинну поверхню пластини, за умови що ордината x ~ 0, дотичні напруження також зростають. За прикладання до швидкості повітряного потоку на плоскій поверхні обтікання додаткової енергією коливань дотичні напруження зменшуються. Зокрема при швидкості повітряного потоку 330 м/с і частоті коливань 100 Гц дотичні напруження зменшуються на 19,7 %, а при швидкості повітряного потоку 1000 м/с і частоті коливань 1000 Гц, дотичні напруження зменшуються на 57,8 %.
У третьому розділі дисертації програма і методика дослідження параметрів обтікання поверхні повітряним потоком приведено розроблену здобувачем інформаційно-вимірювальну систему вимірювання швидкості повітря на плоскій поверхні обтікання. Удосконалено термоанемометричний вимірювач швидкості потоку повітря шляхом встановлення вимірювальних резистивних елементів на термоскло. Напрям вектору швидкості повітря υar співнапрямлений з віссю X. Сенсори теплоізольовані від обтічної поверхні пластини. Вимірювання швидкості реалізуємо методом термоанемометричного вимірювача. Моделювання віддалі розміщення сприймаючих елементів проводили для крайових граничних умов ІІ роду і прийняли температуру на межі температурних полів 306,8 K. Для крайових граничних умов ІІ і ІІІ родів за умови збереження віддалі між сприймаючими елементами, температура на межі розділення температурних полів прийняли 301 K. За напруги живлення U = 1 В віддаль між сприймаючими елементами термоанемометра при заданих крайових граничних умовах становить Δx = 14,5 мм. Відповідно при напрузі живлення U = 1,5 В віддаль між сприймаючими елементами становить Δx = 20,5 мм, а при напрузі живлення U = 2,5 В віддаль між сприймаючими елементами становить Δx = 23 мм.
У четвертому розділі наведено виведено рівняння регресії, яке моделює зміну дотичного напруження в пограничному шарі поверхні обтікання повітрям в натуральних параметрах швидкості потоку повітря і частоти коливання звукової хвилі. Проведено обчислювальний експеримент та розрахована регресійна модель в натуральних коефіцієнтах, яка за критерієм Кохрена є відтворюваною, відповідно експеримент - відтворюваний: Gр = 0,2742 < GТ = 0,4775, за критерієм Фішера регресійна модель адекватна: Fp≤ Ft=0,1025 ≤ 3,160
Registration Date
2026-05-17
popup.nrat_date
2026-05-18 / 2026-08-04
