Трехмерное CFD-моделирование процесса нарастания льда на поверхности крыла и тепловой расчет электрических противообледенителей

Опубликован

Идея проекта

Полное название проекта
Трехмерное CFD-моделирование процесса нарастания льда на поверхности крыла и тепловой расчет электрических противообледенителей
Руководитель
Пётр Моисеев
Заявлен
9 ноября 2018, 06:51
Категории проекта
  • Steamulus
  • 18-28 лет
  • Организационный проект
  • На конкурс «InnoMake» 2018
  • Young
  • Make
  • Материалы
  • Fusion 360
  • СОЗДАВАЙ!
  • IV ступень
  • На конкурс «Реактор» Реактивное лето
  • Сеть клубов Роботрек
Ключевые слова проекта
  • моделирование
  • CFD
  • тепловой
  • электрический

Замысел продукта

Объектом исследования является разработка электрической противообледенительной системы (ЭТПОС) для крыла самолета ТУ-204 СМ.
В работе представлена результаты CFD-моделирования процесса улавливания водяных капель и нарастания льда на типовом низкорасположенном стреловидном крыле большого удлинения.
Также дана оценка потребной мощности противообледенителей для ПОС с помощью формул термодинамики фазового перехода и с использованием графо-аналитических методов.

Технология реализации замысла

Моделирование

Галерея проекта

    План проекта

    Лидер проекта
    Пётр Моисеев
    1

    Математическое моделирование процесса обледенения

    Исполнитель:
    Пётр Моисеев
    Срок:
    30 ноября 2018
    Статус:
    в работе

    Описание и инструкции

    Разработанная для программного комплекса FENSAP-ICE математическая модель, включает в себя:
     модуль для расчета обтекания аэродинамической поверхности летательного аппарата решением системы уравнений Навье-Стокса;
     модуль для анализа траекторий движения переохлажденных капель, основанный на методе Лагранжа или Эйлера;
     модуль для расчета течения в пограничном слое с учетом увеличения шероховатости поверхности за счет нарастания ледяной корки;
     модуль для расчета термодинамики затвердевания для определения скорости нарастания льда;
     модуль, учитывающий движение границы льда с помощью метода перестраиваемой расчетной сетки.

    Ключевые слова задачи

    • моделирование
    • математика

    Компетенции

    1. Формирование основ музыкальной культуры обучающихся как неотъемлемой части их общей духовной культуры; потребности в общении с музыкой для дальнейшего духовно-нравственного развития, социализации, самообразования, организации содержательного культурного досуга на основе осознания роли музыки в жизни отдельного человека и общества, в развитии мировой культуры
    2. Развитие общих музыкальных способностей обучающихся, а также образного и ассоциативного мышления, фантазии и творческого воображения, эмоционально-ценностного отношения к явлениям жизни и искусства на основе восприятия и анализа музыкальных образов
    3. Формирование мотивационной направленности на продуктивную музыкально-творческую деятельность (слушание музыки, пение, инструментальное музицирование, драматизация музыкальных произведений, импровизация, музыкально-пластическое движение)
    4. Воспитание эстетического отношения к миру, критического восприятия музыкальной информации, развитие творческих способностей в многообразных видах музыкальной деятельности, связанной с театром, кино, литературой, живописью
    5. Овладение основами музыкальной грамотности: способностью эмоционально воспринимать музыку как живое образное искусство во взаимосвязи с жизнью, со специальной терминологией и ключевыми понятиями музыкального искусства, элементарной нотной грамотой в рамках изучаемого курса
    6. Осознание значения искусства и творчества в личной и культурной самоидентификации личности
    7. стремлением работать на благо общества
    8. знанием требований профессиональной этики и готовностью поступать в соответствии с этими требованиями; обладанием нетерпимостью к отступлени ям от правил этического поведения, в том числе в отношении других лиц; обладанием гражданской ответственностью и требовательностью к соблюдению правил этического поведения
    9. знанием базовых ценностей мировой культуры и готовностью опираться на них в своей профессиональной деятельности, личностном и общекультурном развитии
    10. знанием законов развития природы, общества, мышления и умением применять эти знания в профессионал ьной деятельности; умением анализировать и оценивать социально - значимые явления, события, процессы; владением основными методами количественного анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
    11. способностью представлять результаты своей работы для других специалистов, отстаивать свои позиции в профессиональной среде, находить компромиссные и альтернативные решения
    12. владением основными способами и сре дствами информационного взаимодействия, получения, хранения, переработки, интерпретации информации, наличием навыков работы с информационно - коммуникационными технологиями; способностью к восприятию и методическому обобщению информации, постановке цели и вы бору путей ее достижения
    Приложенных файлов нет
    2

    Реализация математической модели в программном комплексе FENSAP-ICE

    Исполнитель:
    Пётр Моисеев
    Срок:
    13 ноября 2019
    Статус:
    в работе

    Описание и инструкции

    Расчет обледенения производился на типовом низкорасположенном стреловидном крыле большого удлинения (Рис. 3), для следующих условий: режим ожидание (ПОС не работает)
    H = 5000 м, V∞ = 144 м/с, T ∞ = 263 K, α = 7.5°,
    tice = 45 мин, LWC = 0.42 г/м3 , MVD = 20 мкм.


    Рисунок 3: Геометрия крыла

    Моделирование обледенения крыла самолета начинается с построения расчетной сетки. В качестве сеточного генератора был выбран комплекс ANSYS ICEM CFD как наиболее совместимый с расчетным комплексом FENSAP ICE. Расчетная сетка неструктурированная с призматическим слоем, имеющая довольно сильное сгущение в областях передней кромки и законцовки (Рис. 4).

    Ключевые слова задачи

    • комплекс
    • моделирование

    Компетенции

    1. сформированность представлений об экологической культуре как условии достижения устойчивого (сбалансированного) развития общества и природы, об экологических связях в системе «человек–общество–природа»
    2. сформированность экологического мышления и способности учитывать и оценивать экологические последствия в разных сферах деятельности
    3. владение умениями применять экологические знания в жизненных ситуациях, связанных с выполнением типичных социальных ролей
    4. владение знаниями экологических императивов, гражданских прав и обязанностей в области энерго- и ресурсосбережения в интересах сохранения окружающей среды, здоровья и безопасности жизни
    5. сформированность личностного отношения к экологическим ценностям, моральной ответственности за экологические последствия своих действий в окружающей среде
    6. сформированность способности к выполнению проектов экологически ориентированной социальной деятельности, связанных с экологической безопасностью окружающей среды, здоровьем людей и повышением их экологической культуры.
    7. способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения
    8. способностью логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь
    9. способностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе
    10. способностью находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовностью нести за них ответственность
    11. способностью использовать нормативные правовые документы в своей деятельности
    Приложенных файлов нет