Математическое моделирование температурных полей в составных конструкциях изменяющейся формы из композиционных материалов
Диссертация
В связи с развитием современной техники предъявляются все более высокие требования к работоспособности углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) в условиях обтекания высокотемпературными потоками газа. При окислении углерода кислородсодержащими газовыми компонентами происходит абляция, или унос, УУКМ. При этом область, занимаемая конструкцией из УУКМ, деформируется. Это значительно… Читать ещё >
Содержание
- 1. ПОСТАНОВКА ДВУМЕРНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ С ПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЕЙ
- 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕДУРЫ МКЭ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ БЕЗ ПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЫ
- 2. 1. Решение тестовой задачи теплопроводности
- 2. 1. 1. Постановка задачи
- 2. 1. 2. Базовая процедура метода конечных элементов для осесимметричной задачи теплопроводности
- 2. 2. Результаты тестирования линейной задачи и выявленные погрешности
- 2. 3. Тестирование нелинейной задачи
- 2. 1. Решение тестовой задачи теплопроводности
- 3. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ С ПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЕЙ
- 3. 1. Анализ численного решения одномерной задачи теплопроводности с подвижной границей
- 3. 1. 1. Алгоритм решения одномерной задачи теплопроводности с подвижной границей
- 3. 1. 2. Тестирование численного решения одномерной задачи
- 3. 2. Алгоритмическая реализация движения границы
- 3. 3. Генератор сетки
- 3. 3. 1. Метод Делоне
- 3. 3. 2. Методика генерации узлов в расчетной области
- 3. 3. 3. Изменения процедур МКЭ, необходимые для расчета в областях произвольной геометрии
- 3. 1. Анализ численного решения одномерной задачи теплопроводности с подвижной границей
- 4. 1. Свойства углерод-углеродных композиционных материалов
- 4. 2. Модели композиционных материалов
- 4. 3. Возникновение и развитие шероховатости в тракте соплового блока
- 4. 3. 1. Постановка задачи моделирования развития шероховатости
- 4. 3. 2. Результаты вычислительного эксперимента
- 5. 1. Анализ теплового состояния гироблока
Список литературы
- Лыков А.В. Теория теплопроводности. — М.: Высшая школа, 1967. — 599 с.
- Карслоу Х.С., Егер Д. К. Теплопроводность твердых тел. — М.: Наука, 1964.-488 с.
- Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. — М.: Высшая школа, 2001. — 549 с.
- Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 328 с.
- Самарский А.А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. — М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. — М.: Мир, 1975. — 541 с.
- Сегерлинд Л.Д. Применение метода конечных элементов. — М.: Мир, 1979.-392 с.
- Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. — М.: Мир, 1981.-304 с.
- Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. — М.: Мир, 1984. — 428 с.
- Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. — М.: Мир, 1977.-349 с.
- Rao S.S. The finite element method in engineering. — Pergamon Press, 1982. — 625 p.
- Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. — М.: Мир, 1986.-318 с.
- Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. — М.: Недра, 1974. — 239 с.
- Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР. — М.: Мир, 1989.-190 с.
- Власова E.A., Зарубин B.C., Кувыркин Г. Н. Приближенные методы математической физики. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 700 с.
- Станкевич И.В. Численный анализ нелинейных задач вычислительной термомеханики: Дис. докт. техн. наук. — М., 2001. — 359 с.
- Зарубин B.C., Селиванов В. В. Вариационные и численные методы механики сплошной среды. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1993. — 360 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 150 с.
- Уманский С.Э. Оптимизация приближенных методов решения краевых задач механики. — Киев: Наукова думка, 1983. — 168 с.
- Кувыркин Г. Н. Термомеханика деформируемого твердого тела при высокоинтенсивном нагружении. — М.: Изд-во МГТУ им. Н-Э.Баумана, 1993.-142 с.
- Зарубин B.C. Математическое моделирование процессов теплопроводности в неоднородных телах сложной формы // Труды МВТУ. 1988. — № 512. — С. 35−52.
- Трощиев В.Е., Шагалиев P.M. Консервативные узловые схемы методов конечных разностей и конечных элементов для двумерного уравнения теплопроводности // Численные методы механики сплошной среды. — 1984. -Т.15, № 4. — С.131−157.
- Майерс Дж. Критическая величина шага по времени, используемая при решении двумерных нестационарных задач теплопроводности методом конечных элементов // Труды амер. общ. инж.-мех. Теплопередача. — 1978. Т.100, № 1. — С. 130−139.
- Зарубин B.C., Кувыркин Г. Н. Термопрочность конструкции ракетного двигателя твердого топлива. — М.: Машиностроение, 1985. — 200 с.
- Димитриенко Ю.И. Механика композиционных материалов при высоких температурах. — М.: Машиностроение, 1997. — 368 с.
- Hogan R.E., Blackwell B.F., Cochran RJ. Numerical solution of two-dimensional ablation problems using the finite control volume method with unstructured grids // AIAA Paper. 1994. — № 2085. — 10 p.
- Липанов A.M., Алиев A.B. Проектирование ракетных двигателей твердого топлива. — М.: Машиностроение, 1995. — 400 с.
- Chen Y.-K., Milos F.S. Ablation and thermal response program for spacecraft heatshield analysis // AIAA Paper. 1998. — № 273. — 14 p.
- Chin J.H. Finite element analysis for conduction and ablation moving boundary // AIAA Paper. 1980. — № 1488. — 8 p.
- Hogge M., Gerrekens P. Two-dimensional deforming finite element methods for surface ablation // AIAA Paper. 1983. — № 1555. — 9 p.
- Кувыркин Г. Н., Шаров C.M. Решение двумерных задач теплопроводности с подвижной внешней границей методом конечных элементов // Известия вузов. Машиностроение. — 1985. — № 7. — С.52−56.
- Головин Н.Н., Кувыркин Г. Н., Цицин А. Г. Численное решение нестационарной осесимметричной задачи теплопроводности для анизотропного тела переменного объема // Проблемы прочности. — 1988. — № 12. — С.105−108.
- Zienkiewicz О.С., Phillips D.V. An automatic mesh generation scheme for plane and curved surfaces by «isoparametric» coordinates // Int. J. Numer. Methods Eng. 1971. — V.3, № 4. — P.519−528.
- Филатов А.Я. Разработка варианта МКЭ с использованием несогласованных сеток для решения задач теплопроводности в составныхтелах с подвижными границами: Дис. канд. физ.-мат. наук. — М., 1991. — 123 с.
- Ласло М. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++. — М.: Бином, 1997. 302 с.
- Шикин Е.В., Боресков А. В., Зайцев А. А. Начала компьютерной графики.- М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1993. 138 с.
- Михашпок М.В. Математическое моделирование. Вычислительная геометрия. — М.: Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), 2001. — 68 с.
- Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики.- СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 560 с.
- Шехтман Ю.В. Автоматическое разбиение плоской области на треугольные элементы // Труды ЦИАМ. — 1978. — № 790. — 6 с.
- Sullivan J.M., Charron G., Paulsen K.D. A three-dimensional mesh generator for arbitrary multiple material domains // Finite Elements in Analysis and Design. 1997. — V.25. — P.219−241.
- Lo S.H. A new mesh generation scheme for arbitrary planar domains // Int. J. Numer. Methods Eng. 1985. — V.21. — P.1403−1426.
- Lohner R., Parikh P. Generation of three dimensional unstructured grids by the advancing front method // Int. J. Numer. Methods Fluids. 1988. — V.8. -P.l 135−1149.
- Schoberl J. NETGEN. An advancing front 2D/3D-mesh generator based on abstract rules // Comput. Visual. Sci. 1997. — V. 1. — P.41 -52.
- Liu C.Y., Hwang C.J. A new strategy for unstructured mesh generation // AIAA Paper. 2000. — № 2249. — 11 p.
- Brebbia C.A., Aliabadi M.H. Adaptive Finite and Boundary Element Methods.- London: Elsevier Applied Science, 1993. 319 pp.
- Делоне Б.Н. О пустоте сферы // Изв. АН СССР. ОМЕН. 1934. — № 4. -С.793−800.-11 448. Watson D.F. Computing the n-dimensional Delaunay tessellation with applications to Voronoi polytopes // Comput. J. — 1981. — V.24. — P. 167−172.
- Hermeline F. Une methode automatique de mailage en dimension n. // Thesis lect. Universite Paris. 1980. — № 6. — 28 p.
- Полежаев Ю.В., Юревич Ф. Б. Тепловая защита. — М.: Энергия, 1976. — 391 с.
- Панкратов Б.М., Полежаев Ю. В., Рудько А. К. Взаимодействие материалов с газовыми потоками. — М.: Машиностроение, 1976. — 224 с.
- Белов Г. В., Ерохин Б. Т., Киреев В. П. Композиционные материалы в двигателях летательных аппаратов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998.-344 с.
- Тарнопольский Ю.М., Жигун И. Г., Поляков В. А. Пространственно-армированные композиционные материалы. — М.: Машиностроение, 1987.-225 с.
- Малько Д.Б. Способы совершенствования технологии объемно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2000. — 31 с.
- Шишков А.А., Панин С. Д., Румянцев Б. В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива: Справочник. — М.: Машиностроение, 1988. -240 с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). СПб.: Лань, 2003. — 832 с.
- Зарубин B.C. Прикладные задачи термопрочности элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1985. — 296 с.
- Волков В.И., Каданер Я. С. Расчет осесимметричного температурного поля методом конечных элементов // Труды ЦИАМ. — 1982. — № 1022.- 14 с.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. — М.: Наука, Гл.ред.физ.-матлит., 1987. — 600 с.
- Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, Гл.ред.физ.-матлит., 1977. — 456 с.
- Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. — Л.: Машиностроение, 1983. —212 с.
- Мяченков В.И. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник. — М.: Машиностроение, 1989. — 520 с.
- Справочник по точным решениям уравнений тепло- и массопереноса / А. Д. Полянин, А. В. Вязьмин, А. И. Журов и др. М.: Факториал, 1998. — 368 с.
- Теория тепломассообмена / Под ред. А. И. Леонтьева. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. — 683 с.
- Станкевич И.В. Сходимость метода простых итераций при решении нелинейных стационарных уравнений теплопроводности // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1995. -№ 3. — С.97−102.
- George P.L. Improvements on Delaunay-based three-dimensional automatic mesh generator // Finite elements in analysis and design. — 1997. — V.25. -P.297−317.
- Дайковский А.Г., Португалов Ю. И., Федосеев А. И. Минимизация ширины ленты матрицы в методе конечных элементов. — Серпухов, 1980. 16 с. (Препринт Ин-та физ. выс. энерг., № 80−152).
- Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. — М.: Наука, 1973. — 872 с.
- Термо-, жаростойкие и негорючие волокна / Под ред. А. А. Конкина. — М.: Химия, 1978.-421 с.
- Углеродные волокна / Под ред. С. Симамуры. М.: Мир, 1987. — 304 с.
- Бушуев Ю.Г., Персии М. И., Соколов В. А. Углерод-углеродные композиционные материалы: Справочник. — М.: Металлургия, 1994. — 128 с.
- Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и конструкций / Ю. В. Соколкин, A.M. Вотинов, А. А. Ташкинов и др. — М.: Наука: Физматлит, 1996. — 238 с.
- Композиционные материалы: Справочник / В. В. Васильев, В. Д. Протасов,
- B.В. Болотин и др. — М.: Машиностроение, 1990. — 512 с.
- Бояринцев В.И., Звягин Ю. В. Исследование разрушения углеграфитовых материалов при высоких температурах // ТВТ. — 1975. — Т. 13, № 5. —1. C.1045−1051.
- Домбровский JI.A., Баркова Л. Г. Решение двухмерной задачи переноса теплового излучения в анизотропно рассеивающей среде с помощью метода конечных элементов // ТВТ. 1986. — Т.24, № 4. — С.762−769.
- Попов В.М. Теплообмен через соединения на клеях. — М.: Энергия, 1974. -304 с.
- Гюнтер Б. Форматы данных. — Киев: Торгово-издательское бюро BHV, 1995.-472 с.
- Климов А.С. Форматы графических файлов. — Киев: НИПФ ДиаСофт, 1995.-480 с.