авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Факультет аэромеханики и летательной техники

ТРУДЫ

50-й НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МФТИ

Современные

проблемы

фундаментальных и прикладных наук

Часть VI

Аэромеханика и летательная техника

ISBN 574170233-3

9 785741 702338

Москва–Жуковский, 2007

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УДК 51:53:629.7 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ББК 22.253+39.52 Российская академия наук Т78 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский физико-технический институт (государственный университет) Российский фонд фундаментальных исследований Т78 Труды 50-й научной конференции МФТИ «Со временные проблемы фундаметальных и приклад ных наук»: Часть VI. Аэромеханика и летательная техни ка. — М.: МФТИ, 2007. — 196 с.

ТРУДЫ ISBN 978-5-7417-0233- 50-й НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МФТИ В сборнике представлены результаты оригинальных исследова Современные проблемы ний студентов, аспирантов, преподавателей и сотрудников кафедр фундаментальных и прикладных наук ФАЛТ МФТИ и дружественных организаций. Основные темы ис следований включают в себя задачи аэрогидромеханики, газовой ди намики, горения и теплообмена, гидродинамики и аэроакустики, ме ханики полёта, перспектив развития летательных аппаратов, проч Часть VI ности летательных аппаратов, экспериментальной аэрофизики и ин формационно-измерительных систем, летных исследований, испыта Аэромеханика и летательная техника ний и сертификации ЛА, моделирования месторождений углеводо родов, компьютерного моделирования, математических и технологи ческих проблем жизнеустройства и физических проблем аэрогидро механики и авиационной экологии. Они представляют интерес для специалистов в указанных областях.

УДК 51:53:629. ББК 22.253+39. ISBN 978-5-7417-0233-8 c Московский физико-технический институт Москва–Жуковский, (государственный университет), 50-я научная конференция МФТИ Секция аэрогидромеханики Программный комитет Кудрявцев Н.Н., чл.-корр. РАН, ректор института — председатель Кондранин Т.В., профессор, первый проректор — зам. председателя Сон Э.Е., профессор, советник ректора — зам. председателя Стрыгин Л.





В., доцент — учёный секретарь конференции УДК 532.5. Андреев А.Ф., академик РАН, директор ИФП РАН Образ А.О.1, Образ О.П. Гуляев Ю.В., академик РАН, директор ИРЭ РАН Ковальчук М.В., чл.-корр. РАН, дир. РНЦ «Курчатовский институт» Московский физико-технический институт Кузнецов Н.А., академик РАН, директор ИППИ РАН (государственный университет) Центральный физико-технический институт Петров А.А., академик РАН министерства обороны РФ Фортов В.Е., академик-секретарь отделения ЭММПУ РАН Влияние выбора уравнения состояния Шинкаренко В.Г., профессор, декан ФРТК Каменец Ф.Ф., профессор, декан ФОПФ на результаты численного моделирования Ткаченко Б.К., доцент, декан ФАКИ высокоскоростного входа тел в воду Грознов И.Н., доцент, декан ФМБФ Тодуа П.А., профессор, декан ФФКЭ Уравнение состояния (УРС) — неотъемлемая часть любой про Дудин Г.Н., профессор, декан ФАЛТ граммы численного решения уравнений движения сплошной среды.

Шананин А.А., профессор, декан ФУПМ От корректного описания давления в широкой области изменения Леонов А.Г., профессор, декан ФПФЭ плотности и температуры (внутренней энергии) напрямую зависит достоверность получаемых результатов.

Кривцов В.Е., доцент, декан ФИВТ В работе для исследования высокоскоростного входа недеформи Солдатов А.А., профессор, декан ФНТИ руемого тела в воду, сопровождающегося значительными деформа Кобзев А.И., профессор, декан ФГН циями среды, используется метод сглаженных частиц SPH. Сплош Прусаков И.Б., доцент, начальник ФВО ная среда представляется в виде дискретного набора частиц конеч ного объема, содержащих полную информацию о течении в данной Белоусов Ю.М., профессор, зав. кафедрой области расчётного поля. Они характеризуются своей массой, коор Бугаев А.С., академик РАН, зав. кафедрой динатами центра, скоростью, плотностью, температурой (внутрен Габидулин Э.М., профессор, зав. кафедрой ней энергией), давлением. К указанному числу параметров добавля Гладун А.Д., профессор, зав. кафедрой ется вектор формы, который используется для описания дробления Лукин Д.С., профессор, зав. кафедрой частицы, когда её деформация превышает критическую.

Петров И.Б., профессор, зав. кафедрой Это позволяет эффективно устранять области нарушения сплош ности, образующиеся вследствие модели частиц для описания непре Половинкин Е.С., профессор, зав. кафедрой рывной среды. Система уравнений Эйлера численно интегрируется Тельнова А.А., доцент, зав. кафедрой для каждой частицы. Необходимые для этого производные векторов Холодов А.С., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой скорости и давления вычисляются при помощи дифференцирования ФАЛТ 3 4 ФАЛТ Секция аэрогидромеханики 50-я научная конференция МФТИ соответствующих интерполяционных функций, для которых каждая Более сложной задачей оказывается моделирование влияния турбу частица является интерполяционным узлом. лентности на средние скорости химических реакций. Существующие Предположение о недеформируемости ударника позволяет значи- модели являются очень громоздкими. В данной работе делается по тельно упростить постановку граничных условий (проскальзывание, пытка предложить простую, вычислительно эффективную модель прилипание или течение с кулоновским трением) на контуре про- для турбулентных добавок к скоростям химических реакций.

никающего тела, что особенно важно при использовании методов Для примера будем рассматривать бимолекулярную реакцию.

частиц, для которых характерна некоторая счетная диффузия на Скорость W такой реакции выражается следующей зависимостью:

W (Y1,Y2,T ) = A (T ) Y1 Y2 exp (EA /R0 T ). Здесь Y1,Y2 — массовые до контактной границе.

В качестве исследуемых были выбраны: баротропный УРС Тейта, ли компонент газовой смеси, EA — энергия активации реакции, T — калорический УРС в форме Ми-Грюнайзена с опорной кривой в виде температура, R0 — универсальная газовая постоянная. В осреднён ударной адиабаты, УРС Жукова, широкодиапазонные термические ные по времени уравнения движения входит среднее по времени от этой функции, то есть W (Y1,Y2,T ) W (Y1 + Y1,Y2 + Y2,T + T ). Для УРС Боровика и Нигматулина, учитывающие эффекты испарения, диссоциации и ионизации. замыкания уравнений движения необходимо выразить это среднее Представлено влияние выбора конкретного УРС на характери- через основные переменные задачи.

стики поля течения, форму каверны и силу сопротивления проника- Самый простой способ заключается в том, чтобы заменить сред нее по времени значение функции W (Y1,Y2,T ) на значение функции нию.

от осреднённых аргументов:

W (Y1,Y2,T ) W (Y1,Y2,T ) = A T Y1 Y2 exp EA /R0 T. (1) УДК 533.6.011. Ширяева А.А. Однако этот подход работает плохо и даёт результаты, далекие от эксперимента. Чтобы улучшить результаты, необходимо каким-то об Московский физико-технический институт разом учесть влияние турбулентных пульсаций Y1,Y2,T на средние (государственный университет) скорости реакций. В настоящей работе рассматривается метод мо ментов [1]. В этом случае делается предположение о малости турбу Простая модель для учёта влияния лентных пульсаций, и выражение для скорости химической реакции раскладывается в ряд Тейлора относительно W (Y1,Y2,T ) вплоть до турбулентности на средние скорости квадратичных членов, а затем уже осредняется по времени. В ре химических реакций зультате получим В настоящей работе рассматриваются турбулентные течения газа W (Y1,Y2,T ) W Y1,Y2,T с горением. Для получения средней по времени картины течения про водится численное решение осреднённых по времени уравнений На- T YY EA T Y1 EA T Y2 EA EA 1 + 1 2 + вье–Стокса (уравнений Рейнольдса) для многокомпонентного газа с T Y1 + R0 T T Y2 +.

2 T Y1 Y2 R0 T R0 T R0 T неравновесными химическими реакциями. В случае с турбулентным (2) горением турбулентность не только приводит к появлению в уравне В этой формуле к члену W (Y1,Y2,T ) добавлены корреляции от пуль ниях Рейнольдса дополнительных потоков массы, импульса и энер сирующих величин концентраций и температуры. Опишем теперь гии, но и даёт вклад в средние по времени значения скоростей хими простой способ для нахождения этих корреляций. Будем пользовать ческих реакций. Для описания турбулентных потоков разработаны различные полуэмпирические модели, которые при надлежащей на- ся обобщённой оценкой Прандтля [2], которая для пульсации произ вольного параметра f имеет вид f t · ui · f /xi, где t — время стройке позволяют вычислить эти потоки с приемлемой точностью.

ФАЛТ 5 6 ФАЛТ Секция аэрогидромеханики 50-я научная конференция МФТИ Рассматривается канал, в который слева втекает однородный сверх перемещения элементарного объема в результате случайной пульса звуковой поток водородо-воздушной смеси (p = 1,34 атм, T = 1160 К, ции, ui — пульсация i-й компоненты скорости газа, xi — i-я коор коэффициент избытка окислителя = 1). Температура смеси доста дината, t 1/хар, где хар — характерная частота турбулентных точна для самовоспламенения, и на некотором расстоянии от входа пульсаций. Используя эту оценку, получим модели:

возникает стационарный фронт пламени. На рис. 1 изображены рас Rkj Y1 Y2 Rkj Y1 T Y1 Y2 CP UL Y1 T CP UL пределения температуры вдоль канала, полученные в расчёте с ис,, 2 xk xj 2 xk xj пользованием моделей (1) и (2) для двух значений начального уровня турбулентности. Поправки на турбулентность (2) приводят к тому, Rkj T T 2 CP UL T, что фронт пламени смещается ближе к началу канала — горение 2 xk xj начинается раньше.

где Rkj = uk uj — напряжения Рейнольдса, а CP UL — эмпирический коэффициент, который предполагается найти из соотнесения с тео- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ рией и экспериментом.

1. Либби П., Вильямс Ф. Турбулентные течения реагирующих га зов. — М.: Мир, 1983.

2. Власенко В.В. Введение в физическое и численное моделиро вание турбулентных течений: Пособие к курсу по выбору. — МФТИ (ФАЛТ), 2000.

Рис. 1. Влияние турбулентности на распределения температуры вдоль канала В качестве примера рассмотрим использование данной модели в задаче об одномерном сверхзвуковом горении водорода в воздухе.

ФАЛТ 7 8 ФАЛТ 50-я научная конференция МФТИ Секция газовой динамики, горения описания колебательного возбуждения компонентов использовалась модель локальных колебательных температур.

и теплообмена Анализ проводился для течения за ударной волной в земной ат мосфере и смеси, состоящей из CO2 (97%) и N2 (3%).

Проведено сравнение изменения газодинамических параметров и концентраций компонентов за фронтом ударной волны, полученных с использованием трёх кинетических моделей: полной кинетической модели, модели, в которой пренебрегается возбуждением электрон УДК 541.126 ных состояний компонентов, модели, в которой пренебрегается воз буждением молекулярных колебаний и электронных состояний ком Арсентьев И.В. понентов.

Московский физико-технический институт Анализ результатов показал, что модель, не учитывающая за (государственный университет) медленного возбуждения колебаний, даёт заметные погрешности в длине релаксационной зоны, эволюции газодинамических парамет Неравновесные физико-химические ров и концентраций компонентов, а исключение из рассмотрения только электронного возбуждения приводит к ошибкам в конечных процессы с участием колебательно концентрациях некоторых компонентов, например, для земной атмо и электронно-возбуждённых молекул сферы — N в 2 раза, NO в 2,4 раза и NO2 в 2,4 раза.

Показано, что концентрации некоторых электронно-возбуждён за ударными волнами, ных компонентов за сильной ударной волной сравнимы с концен распространяющимися в атмосфере трациями невозбуждённых молекул и учёт этих компонентов в ки нетической схеме необходим для правильного описания параметров течения.

В данной работе исследовались неравновесные процессы за удар ной волной, распространяющейся в атмосфере, с учётом замедленно го колебательного и электронного возбуждения компонентов газа. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Как известно, на изменение газодинамических параметров и кон 1. Capitelli M. Molecular Physics and Hypersonic Flows // центраций веществ в релаксационной зоне за сильной ударной вол NATO-ASI Series C: Mathematical and Physical Sciences. — ной существенное влияние оказывает замедленное возбуждение ко Dordricht. NL. Kluwer Academic Publishers, 1996. — V. 482.

лебаний [1, 2]. Пренебрежение этим процессом может привести к су щественным погрешностям в определении параметров потока.

2. Sarma G.S.R. Physico-Chemical Modeling in Hypersonic Flow Описание таких явлений, как излучение молекул и атомов за Simulation // Progress in Aerospace Sciences. — 2000. — V. 36. — ударной волной, образование ионов, невозможно без учёта электрон P. 281–349.

ного возбуждения основных компонентов. Показано, что при боль ших температурах за фронтом ударной волны электронно-возбуж дённые компоненты оказывают существенное влияние на парамет ры потока, концентрацию нейтральных и заряженных компонентов и скорость ионизации газа.

Кинетическая модель была расширена и учитывала хими ческие реакции, процессы колебательно-поступательных, колеба тельно-колебательных обменов и реакции электронных обменов. Для ФАЛТ 9 10 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ УДК 532.5:533.6.011.5 УДК 533.697.5:519. Валиев Х.Ф. Зайцева О.М.

Московский физико-технический институт Московский физико-технический институт (государственный университет) (государственный университет) Центральный институт авиационного моторостроения Математическое моделирование им. П.И. Баранова одномерной задачи прохождения Полное решение задачи Гудерлея, и отражения акустических волн включая отражённую ударную волну.

в дозвуковой и сверхзвуковой части сопла Достижение большего сжатия В работе представлен одномерный численный метод расчёта аку Задача о сходящейся ударной волне большой интенсивности. Мы стических волн в дозвуковой и сверхзвуковой части сопла.

ограничимся рассмотрением изэнтропических начальных данных в В основе метода лежит хорошо известная схема С.К. Годунова [1], цилиндрически или сферически симметричной задаче с уравнением созданная в начале 60-х годов для решения нестационарных и ста состояния идеального газа с фиксированным показателем адиаба ты. Автомодельная переменная = r/tn, показатель n определяет- ционарных (в процессе установления по времени) задач газовой ди намики. Отличительной чертой этой схемы является использование ся из условия существования автомодельного решения во всей обла точного решения одномерной автомодельной задачи о распаде про сти движения. Сходящаяся сферически или цилиндрически симмет извольного разрыва для определения средних параметров течения ричная ударная волна фокусируется в центре или на оси симметрии, на гранях ячеек [1]. Последующие усовершенствования используе отражается от них с тем же показателем автомодельности n, затем мой разностной схемы, включающие повышение порядка аппрокси возникает отражённая ударная волна, увлекающая за собой газ.

мации и по пространству (с сохранением монотонности) и по вре Плотность в окрестности центра симметрии возрастает в конеч мени, сделали модифицированную схему С.К. Годунова надежным ное число раз. Температура в центре бесконечна. Реализация плотно и эффективным средством решения широкого круга задач газовой стей бльших, чем за отражённой ударной волной, возможна, если о к особой C характеристике решения Гудерлея пристроить пучок динамики.

Представленный в работе метод базируется на явной схеме Го характеристик того же семейства с фокусом в центре симметрии.

дунова. Поток раскладывается на две величины: стационарную и В работе [1] получены параметры таких пучков. К сожалению, полу ченное в работе [1] решение несправедливо для 1,87 в сфериче- малую (нестационарную). Для расчёта стационарной величины ис ски симметричном случае и 1,89 в цилиндрически симметричном пользуется явная схема Годунова. Для нестационарной расчёт про водится по линеаризованным уравнениям.

случае. В работе [2] изложена ещё одна попытка построения такого В данной работе получены следующие результаты:

пучка. Численное моделирование выполнено при помощи програм мы Mathematica.

• на основе конечноразностной схемы С.К. Годунова разработан СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ явный метод расчёта одномерных течений невязкого газа с аку стическими волнами с первым и вторым (по пространству и 1. Крайко А.Н. Быстрое цилиндрически и сферически симметрич времени) порядком точности;

ное сильное сжатие идеального газа. — 2006.

• разработанный метод верифицировался на ряде модельных за 2. Крайко А.Н. Сферически и цилиндрически симметричное дач;

нестационарное сжатие идеального газа. — 2003.

ФАЛТ 11 12 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ • полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что при использовании разработанной схемы скорость счета умень шается в два с половиной раза по сравнению с существующим аналогом (счёт всего потока по явной схеме Годунова с после дующим выделением колебательной составляющей потока с по мощью преобразования Фурье).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Про копов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой ди намики. — М.: Наука, 1976. — 400 с.

УДК 533.697. Манихин В.А.

Московский физико-технический институт (государственный университет) Рис. 2. Изомахи и C-минус харак Рис. 1. Варианты некоторых профилей дозвуковых частей теристика, по которой произво Влияние формы дозвуковой части сопла с различными углами наклона дится профилирование сверхзву стенки внезапного сужения ковой части сопла: 1 — изомахи, на характеристики оптимальных сопел, 2 — C-минус характеристика построенных при ограничении на длину СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ В рамках идеального (невязкого и нетеплопроводного) газа ис 1. Крайко А.Н., Ватажин А.Б., Секундов А.Н. Газовая динами следована зависимость тяговых характеристик сопла от контура до ка. Избранное. Т. 1. — М.: Физматлит, 2000.

звуковой части (рис. 1, 2). При заданных контурах дозвуковых ча стей, расходе, взятым равным расходу в сопле с плавной входной 2. Крайко А.Ч., Пяьнков К.С., Тилляева Н.И. Профилирование частью, ограничениях на габариты сопла и нулевом внешнем дав- сверхзвуковой части тарельчатого сопла при неравномерном лении построены зависимости тяги, входного импульса и давлений. трансзвуковом потоке // Механика жидкости и газа. — 2002. — Установлено наличие экстремума в зависимостях характеристик от № 4. — С. 145–158.

угла наклона стенки внезапного сужения. В ходе исследования рас 3. Крайко А.Ч., Мышенков А.Н., Пяьнков К.С., Тилляева Н.И.

смотрена задача об отражении звуковых волн в дозвуковой части Влияние неидеальности газа на характеристики сопел Лаваля сопла.

с внезапным сужением // Механика жидкости и газа. — 2002. — № 5. — С. 191–204.

ФАЛТ 13 14 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ УДК 519.6:533.6 (рис. 1). Поток газа проходит вначале через сопло, разгоняясь в нём до сверхзвуковой скорости, а затем взаимодействует с вращающейся Ногин С.Н. решёткой, в которой совершается полезная работа.

Московский физико-технический институт (государственный университет) Моделирование нестационарного течения в парциальной турбине Парциальные турбины имеют широкое применение в различных отраслях техники. До сих пор проектирование данного вида турбин проводилось преимущественно с использованием одномерных и упро щённых теоретических подходов, а также эмпирических данных по влиянию парциальности на характеристики турбин. С ростом воз можностей ЭВМ появляется возможность моделировать нестацио нарные течения в парциальных турбинах на основе численных мето дов решения задач газовой динамики. Результаты такого моделиро вания дают более детальную и полную картину течения в проточной части и могут использоваться для дальнейшего совершенствования парциальных турбин.

В настоящей работе рассматривается задача по моделированию нестационарного течения в парциальной турбине. Численное реше ние уравнений движения (уравнений Эйлера или Рейнольдса) про водится с использованием неявной схемы Годунова повышенной точ ности [1–3]. Рис. 1. Расчётная сетка решётки профилей парциальной турбины Рассматривалась задача о течении газа в парциальной турбине в Задача рассматривалась в нескольких постановках.

двумерной нестационарной постановке.

Постановка 1. Рассматривалось стационарное течение отдельно Проточная часть турбины в рассматриваемой постановке состо в сопле и отдельно в решётке рабочего колеса (при этом течение в ит из трансзвукового сопла Лаваля, заменяющего обычный сопловой колесе предполагалось происходящим по всей окружности рабочего аппарат турбины и занимающего часть окружности турбины, и ра колеса). На рис. 2 и 3 приводятся соответственно изолинии осевой бочего колеса. Решетка рабочего колеса спроектирована таким обра компоненты скорости и изоэнтропического числа Лаваля для стаци зом, что степень реактивности турбины равна нулю. Таким образом, онарного течения в сопле с прямоугольной областью. На рис. 4 при особенность парциальной турбины состоит в том, что работа совер водятся изолинии чисел M стационарного течения в решётке профи шается не на всей окружности рабочего колеса, а только на части лей. Полученное стационарное течение в рабочем колесе характери сечения, ограниченного выходным срезом сопла. Остальная часть зуется высоким уровнем чисел М и наличием интенсивных скачков статора предполагается твёрдой стенкой, расположенной вдоль ша уплотнения.

га решётки.

Постановка 2. В данной постановке наличие сопла моделирова Расчётная область состоит из двух частей: сопла Лаваля с пря лось заданием специальных граничных условий на входе в решётку.

моугольной областью и решётки профилей парциальной турбины ФАЛТ 15 16 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ Рис. 4. Изолинии чисел M стационарного течения в решётке профилей парциальной турбины СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Рис. 2. Изолинии осевой компоненты Рис. 3. Изолинии изоэнтропи скорости в сопле Лаваля и примыка- ческого числа Лаваля в сопле 1. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Про ющей прямоугольной области копов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой ди намики. — М.: Наука, 1976.

Постановка 3. Полная нестационарная постановка, которая поз воляет учесть все нестационарные особенности, кроме 3-мерных эф 2. Ivanov M.Ja. Mathematical Models of Gas Turbine Engines and фектов. Проводился расчёт нестационарного течения на всей обла their Components // AGARD Lecture Series TCP. — 1994. — сти течения (сопло совместно с решёткой).

N. 02/LS-P.192-198.

Для всех постановок приводятся результаты моделирования. Про водится сравнительное изучение результатов, полученных в разных 3. Иванов М.Я., Нигматуллин Р.З. Неявная схема С.К. Годунова постановках задачи. повышенной точности для численного интегрирования уравне ний Эйлера: Н.-т. отчёт. — М.: ЦИАМ, 1986. — № 10647.

ФАЛТ 17 18 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ УДК 621.458.001.5:519.67 варианты с наилучшей одной из целевых функций при приемлемом значении другой, например, обеспечивающие наибольшую дальность Топорков М.Н.1,2, Пьянков К.С.2 при достаточно большой средней скорости полета и наоборот. Это 1 позволяет выбирать вариант компоновки устройства наиболее под Московский физико-технический институт ходящий для конкретных целей.

(государственный университет) Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова УДК 534.222. Математическое моделирование Шарипов А.С.1, Старик А.М.2, Луховицкий Б.И. и оптимизация разгона ЛА Московский физико-технический институт ракетно-прямоточным двигателем (государственный университет) Центральный институт авиационного моторостроения В работе рассматривается принципиальная возможность улучше им. П.И. Баранова ния траекторных характеристик ЛА путём использования комби нированного ракетно-прямоточного двигателя. Эти два двигателя Механизмы интенсификации горения являются взаимодополняющими, так как прямоточный двигатель неэффективен на малых скоростях полёта, зато более эффективен синтез-газа и конверсии углеводородов на числах Маха 1,5–2. Рассматриваемый, комбинированный двига при возбуждении молекулярных тель представляет собой обычный ракетный двигатель, помещён ный внутрь трубы переменного диаметра. Внешний канал выполня- колебаний CO ет функции прямоточного двигателя. Ракетный и прямоточный дви гатели работают независимо, но имеют ограничение на суммарную Синтез-газом принято называть смесь, главными компонентами площадь выходных сечений сопел. Для количественных оценок по- которой являются CO и H2. Его получают конверсией природного строена математическая модель течения в таком устройстве путём газа с водяным паром и кислородом, а также путём газификации согласования по газодинамическим характеристикам узлов устрой- углеводородных топлив. Синтез-газ используется в качестве сырья ства. В модель включены такие элементы, как воздухозаборник, диф- в химической промышленности, также возможно его использование фузор, камера сгорания, сопло. Для описания характеристик кон- и в энергетике в качестве горючего. Однако для его воспламенения требуются достаточно высокие температуры (T0 1000 К при атмо кретного узла устройства, были построены либо простейшие моде ли (камера сгорания, диффузор и другие), либо проведены двумер- сферном давлении).

ные расчёты в рамках уравнений Эйлера (воздухозаборник, сопло). Ранее в [1–3] для ряда газовых смесей было показано, что воз В работе также исследована возможность применения в данной кон- буждение молекулярных колебаний некоторых компонентов смеси струкции эжектора. Получено, что применение эжектора для данно- позволяет существенно сократить период индукции и снизить преде го устройства неэффективно. лы воспламенения. Это обусловлено тем, что колебательная энергия Построенная математическая модель позволяет получать траек- намного эффективней поступательной и вращательной в преодоле торные характеристики устройства и оптимизировать геометриче- нии барьеров реакций. Колебательно возбуждённые молекулы реа гируют гораздо быстрее (в 102 –103 раз), чем невозбуждённые. Для ские и другие параметры. В результате построения математической модели расчёт одного варианта занимает около 1 секунды. В работе возбуждения молекулярных колебаний необходимо использовать ла выполнены многочисленные расчёты, результаты которых представ- зерное излучение ИК-диапазона. Целью данной работы является изу лены в плоскости целевых функций задачи, позволяющие выбрать чение возможности сокращения периода индукции и снижения пре ФАЛТ 19 20 ФАЛТ Секция газовой динамики, горения и теплообмена 50-я научная конференция МФТИ 2. Старик А.М., Н.Г.Даутов. Влияние колебательного возбужде делов воспламенения смеси CO/H2 /воздух при возбуждении колеба ния молекул на динамику детонационного горения смеси H2 + ний молекулы CO лазерным излучением.

воздух за ударными волнами // Теплофизика высоких темпе В данной работе проводится анализ влияния возбуждения моле ратур. — 1996. — Т. 34, № 5. — С. 737–750.

кулярных колебаний CO на кинетику инициирования горения сме сей CO/O2 и синтез-газ/воздух. Было показано, что выбранная для 3. Старик А.М., Титова Н.С., Луховицкий Б.И. Кинетика низко описания горения смеси синтез-газа с воздухом кинетическая схе температурного инициирования горения смесей H2 + O2 + H2 O ма с достаточной точностью описывает экспериментальные результа при возбуждении молекулярных колебаний H2 O лазерным из ты [4, 5]. Для описания влияния лазерно-индуцированного возбужде лучением // Журнал технической физики. — 2004. — Т. 74, ния колебаний CO на воспламенение синтез-газа данная модель была вып. 1. — С. 77–83.

расширена на случай отсутствия равновесия между колебательными и поступательными степенями свободы реагентов. 4. Lyon R.K., Hardy J.E., von Holt W. Oxidation Kinetics of Wet Для смесей CO/O2 и синтез-газ/воздух найдены диапазоны па- CO in Trace Concentrations // Combust. Flame. — 1985. — V. 61, раметров, в которых инициирование горения методом лазерного N. 1. — P. 79–86.

возбуждения особенно эффективно. Так, для смеси CO/O2 при P0 = 104 Па, T0 = 300–600 К и поглощённой энергии Eabs = 5. Dean A.M., Steiner D.C., Wang E.E. A Shock Tube Study = 0,13 Дж/см3 в случае возбуждения колебаний CO воспламенение of the H2 /O2 /CO/Ar and H2 /N2 O/CO/Ar systems // происходит в 2–6 раз быстрее, чем в случае энергетически эквива- Combust. Flame. — 1978. — V. 32, N. 1. — P. 73–83.

лентного нагрева. При этом существенно снижается температура са мовоспламенения смеси. Так, в случае отсутствия излучения Tign 1000 К, а в случае возбуждения колебаний CO, Tign 340 К. Для смеси синтез-газ/воздух при атмосферном давлении и поглощённой энергии Eabs = 0,13 Дж/см3 в диапазоне начальных температур T0 = = 500–700 К воспламенение в случае возбуждения колебаний CO происходит в 40–230 раз быстрее, чем при тепловом нагреве. Тем пературы самовоспламенения составили при этом Tign 800 К и Tign 475 К — для случаев отсутствия излучения и при возбужде нии колебаний CO соответственно.

Установлено, что сокращение времени воспламенения смеси син тез-газ/воздух при возбуждении молекулярных колебаний CO ла зерным излучением связано, главным образом, с появлением двух новых интенсивных каналов образования химически активных ато мов O и H, а не с тепловым нагревом смеси в результате воздействия лазерного излучения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Даутов Н.Г., Старик А.М. Исследование влияния колебатель ного возбуждения молекул на кинетику горения смеси H2 + + O2 // Теплофизика высоких температур. — 1994. — Т. 32, № 2. — С. 222–229.

ФАЛТ 21 22 ФАЛТ 50-я научная конференция МФТИ Секция гидродинамики CFX 10. Результаты расчётов сопоставлялись с данными, приведён ными в [2].

и аэроакустики Основным результатом работы является заключение, что подход к моделированию течений жидкости с кавитацией, основанный на допущении, что скорости различных фаз равны, даёт нефизичную картину течения. Так, в расчётах не наблюдается возвратной струй ки Эфроса и в некоторых случаях давление вдоль границы кавер ны непостоянно. Более приемлемые результаты удаётся получить с УДК 532.528:532.522. помощью подхода, когда каждая фаза имеет свою собственную ско рость.

Варюхин А.Н.

Московский физико-технический институт СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (государственный университет) 1. Lindau J.W., Kunz R.F., Venkateswaran S., Boger D.A.

Численное моделирование многофазных Application of preconditioned, multiple-species, Navier-Stokes models to cavitating ows // Proceedings of 4th International течений с развитой кавитацией Symposium on Cavitation. — CITP, California, USA, 2001.

В последнее время появилось большое количество работ, посвя 2. Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными грани щённых численному моделированию обтекания тел жидкостью в ре цами. — Киев: Наукова думка, 1969.

жиме развитой кавитации, на основе численного решения системы уравнений Навье–Стокса для многофазных течений.

Особо следует отметить работу [1], так как большинство последу ющих работ других авторов основаны на такой же постановке зада чи и подходе. В основе метода, используемого в [1], лежит численное решение системы уравнений Рейнольдса с моделью турбулетности k для протекания смеси жидкости, её пара и неконденсируемого газа в области течения, ограниченной кавитирующим телом и неко торой внешней границей. Используется такой подход к моделирова нию многофазного течения, когда скорости всех фаз в каждой точке пространства равны (односкоростной метод).

В работе [1] приведены результаты расчёта некоторых тестовых случаев и указывается на хорошее совпадение с экспериментом и теорией. К сожалению, приведены не все параметры, по которым можно было бы судить о правильном моделировании физики про цесса. Поэтому цель данной работы — проверить применимость под хода [1] для моделирования течений с развитой кавитацией. Кроме этого отрабатывался подход, при котором каждая фаза имеет свою собственную скорость (неоднородный метод). Были проведены серии расчётов для течений, как с паровой, так и с вентилируемой кавер ной. Расчёт проводился с помощью программного комплекса ANSYS ФАЛТ 23 24 ФАЛТ 50-я научная конференция МФТИ Секция компьютерного течение Пуазейля и пограничный слой Блазиуса. Базисными функ циями были выбраны полиномы Чебышева, а точками коллокаций — моделирования точки Гаусса–Лоббато. После подстановки разложения по полино мам Чебышева в уравнение была получена нелинейная задача на собственные значения. Возникшая проблема неоднозначного учёта граничных условий была решена путём понижения размерности по лученной системы уравнений. Далее задача свелась к линейной пу тём формирования линейной сопровождающей матрицы. Получен УДК 532.5.013.4 ная система линейных алгебраических уравнений решалась QZ-алго ритмом.

Аверкин С.Н.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Московский физико-технический институт (государственный университет) 1. Malik M.R. Numerical Methods for Hypersonic Boundary Layer Stability // J. Comp. Phys. — 1990. — V. 86. — P. 376–413.

Спектральный метод коллокаций 2. Boyd J.P. Chebyshev and Fourier Spectral Methods. — Dover для уравнения Орра–Зоммерфельда Publications, Inc. — 2000.

Линейная теория устойчивости применяется, в основном, в двух областях:

УДК 533.6.011. 1) исследование устойчивости течений;

Анисимов К.С.

2) анализ и интерпретация результатов прямого численного моде лирования и эксперимента. Московский физико-технический институт (государственный университет) Первая задача ориентирована на исследование только неустой чивых мод, таких, как волны Толлмина–Шлихтинга. Другие мо- Модель взаимодействия вихря со скачком ды дискретного и непрерывного спектров, как правило, не рассмат уплотнения в приближении «провала риваются. В задачах интерпретации данных, полученных при пря скорости»

мом численном моделировании или экспериментально, использует ся разложение возмущений по всему спектру линейной задачи. Для получения спектра линейной задачи применяется несколько мето- Явление взаимодействия вихря со скачком уплотнения исследо дов [1]. В данной работе рассматривается спектральный метод кол- вано экспериментально в 1975 году. В результате сделаны выводы локаций [2]. Его основой является псевдоспектральная аппроксима- о том, что вихрь теряет устойчивость и взрывается. Впоследствии ция — использование интерполяции искомого решения базисными были сделаны предположения о том, что в основе явления лежит функциями. Неизвестные коэффициенты находятся из условия, что разрушение скачка уплотнения вследствие наличия дефлектора ско дифференциальное уравнение должно быть точно удовлетворено в рости в ядре вихря. Последние экспериментальные работы в этом ряде точек, называемых точками коллокаций. направлении показывают, что изучаемое явление существенно неста В данной работе метод коллокаций применялся для уравнения ционарно и фактически объединяет оба указанных выше эффекта:

Орра–Зоммерфельда. В качестве основного потока использовались разрушение скачка уплотнения и взрыв вихря.

ФАЛТ 25 26 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ УДК 519.233. Данная работа посвящена построению газодинамической модели взаимодействия потока, имеющего П-образный провал скорости с Димитров С.В.

прямым скачком уплотнения от цилиндра (уступа).

Показано, что теоретическое и численное решения позволяют вос- Московский физико-технический институт произвести форму и частично параметры исследованного в экспе- (государственный университет) рименте явления без привлечения каких-либо данных, связанных с Исследование экономической теорией вихря. Это подтверждает сделанное ранее предположение о том, что в области параметров течения, обеспечивающих устойчи эффективности внедрения перспективных вость картины, явления основным фактором является не взрыв вих систем учёта электроэнергии ря, а изменение и последующее разрушение скачка уплотнения. При этом характерный размер явления (отношение диаметра зоны возму в коммунальных сетях методами щения к диаметру инициирующего вихря) изменяется в пределах от экономико-математического 10 до 100 в зависимости от параметров набегающего потока. Резуль таты данной работы актуальны и имеют практические приложения, моделирования так как предостерегают от неправильного размещения штанг ПВД или других вихреобразующих устройств перед входом двигателей Анализируется экономическая эффективность применения но сверхзвукового летательного аппарата, так как микроскопические вых технологий, а именно установки автоматического информаци вихри, сходящие с небольших по размеру устройств, при взаимодей онно-измерительного комплекса (далее АИИК), в коммунальных ствии со скачками уплотнения (на сверхзвуковых режимах полёта) электрических сетях. Внедрение данной системы даёт возможность могут приводить к образованию зон взаимодействия, исследованных с большой степенью точности выявлять очаги технических потерь, в данной работе.

обусловленных структурой и физическими особенностями системы, и коммерческих потерь, основными источниками которых являются хищение электроэнергии, безучётное и бездоговорное потребление, и принимать своевременные меры по их устранению и, соответственно, снижению. Ниже приведена примерная структура потерь (рис. 1).

Ставится вопрос о целесообразности внедрения системы АИИК и о величине возможного экономического эффекта. Экономический эффект достигается путём высвобождения дополнительных средств за счёт снижения уровня потерь в сетях, что при большом объёме потребления, как показывает практика, приводит к ощутимым ре зультатам.

Технология внедрения АИИК рассматривается ввиду того, что существующие на сегодняшний день методы потерь давно опробова ны, дают определённые результаты, но, зачастую, являются весьма дорогостоящими.

Строится экономико-математическая модель системы, учитыва ющая зависимость величины снижения потерь от затрат на АИИК.

Подобная связь не является явной ввиду зависимости как самих по терь, так и методов их локализации, от ряда аспектов (в том числе ФАЛТ 27 28 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ 1. Выявлен эффект значительного уменьшения величины ком и от человеческого фактора), и её аналитическое нахождение — про мерческих потерь в распределительных электросетях при внедрении цесс достаточно трудоёмкий. Поэтому делается вывод о целесообраз высокотехнологичного оборудования (в частности, систем АИИК).

ности использования в данном исследовании эмпирико-математиче Получено эмпирико-математическое соотношение между экономиче ского моделирования.

ским эффектом при использовании данной конфигурации АИИК и затратами на систему.

2. Разработан механизм, позволяющий прогнозировать величи ну снижения потерь, а следовательно, и экономический эффект на стадии проектирования системы АИИК. Тем самым сводятся к ми нимуму финансовые риски от выполнения подобных проектов.

3. На основании проведённого анализа можно утверждать, что внедрение автоматизированной системы учёта электрической энер гии в коммунальных электрических сетях рассмотренного региона является эффективным. Приведённая рентабельность проекта доста точно высока и составляет в среднем порядка 15%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Колемаев В.А., Калинина В.Н. Теория вероятностей и матема тическая статистика. — М.: Инфра-М, 2001.

2. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и ком Рис. 1. Примерная структура потерь в коммунальных электросетях мунальных предприятий. — М.: Высшая школа, 1998.

Исходя из накопленного практического опыта, выдвигается пред положение о виде подобной зависимости, которое проверяется на ос нове имеющихся статистических данных методами корреляционно регрессионного анализа. На основании всего вышесказанного опре деляется вид искомой экономико-математической модели.

Построенная в результате экономико-математическая модель си стемы «накладывается» на её физическую модель, после чего срав ниваются два варианта функционирования системы: без внедрения системы АИИК и с внедрённой системой. После этого выполняется оценка эффективности мероприятий по установке комплекса путём сравнения поступления средств от абонентов до и после их прове дения. Полученный экономический эффект в денежном выражении дисконтируется на 3 года (при этом также учитывается прогнозный рост тарифа за этот период) и сравнивается с дисконтированной на тот же срок стоимостью внедрения и эксплуатации АИИК.

В результате выполненной работы:

ФАЛТ 29 30 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ УДК 533.6.011.3 довательно приближающейся границей. Согласно парадоксу Далам бера сопротивление цилиндра без циркуляции при обтекании совер Матяш Е.С. шенным идеальным газом равно нулю. Близость к нулю расчётного сопротивления выбрана критерием качества применимости гранич Средняя общеобразовательная школа № 3 (г. Жуковский) ного условия.

Физика и численные методы: тестирование Тестирование показало, что сопротивление цилиндра при поста новке стандартных условий Римана превышает Cx = 0,0006 для гра новых граничных условий, моделирующих ницы, расположенной ближе 50 диаметров цилиндра. Новые гранич удалённую границу, для численных ные условия позволяют приблизить границу до 3 диаметров при том же сопротивлении, тогда как стандартные условия дают величину методов конечного объёма сопротивления в десятки раз больше. Показано, что не только вели чина сопротивления сохраняет малое значение, но и поля газодина При решении аэродинамических задач широко используются чис- мических параметров практически совпадают с полями, полученны ленные методы конечного объёма. Чтобы избежать сильного влия- ми при удалении границы на максимальное расстояние (100 диамет ния близости границы при расчёте течения в районе летательного ров).

аппарата, необходимо строить расчётную сетку с достаточно удалён ной внешней границей. Стандартные граничные условия Римана, ко торые обычно ставятся на внешней границе, не позволяют прибли УДК 519. зить её ближе 50–100 характерных размеров тела.

Ранее проводились попытки ставить специальные граничные Песецкий П.В., Хохлов А.А.

условия, использующие решения дополнительных задач, которые Московский физико-технический институт позволяют существенно уменьшить расчётную область. Однако эти (государственный университет) алгоритмы оказались либо громоздкими, либо не универсальными, что привело к невозможности использовать их при промышленных Применение метода дискретных расчётах.

В ЦАГИ в отделе численного моделирования отделения аэроди особенностей для расчёта намики силовых установок разрабатываются новые граничные усло гидродинамической подъёмной силы вия, моделирующие удалённую границу. Идея этих условий основана на общефизическом универсальном законе убывания возмущения от на режиме глиссирования тела (например, убывания поля от заряда, убывания силы притяже ния от расстояния до центра Земли, убывания скорости жидкости от Одной из главных задач гидродинамики гидросамолёта является расстояния до источника). При этом оказывается, что для получения задача о быстром вертикальном входе в воду твёрдого тела, огра значений на границе достаточно информации вблизи самой границы. ниченного снизу контуром, совпадающим с профилем днища лодки Граничные условия универсальны, просты и позволяют приблизить гидросамолёта. Современные формы днища гидросамолётов доволь внешнюю границу расчётной области до нескольких характерных но сложны (переменная килеватость, нелинейные участки), а клас размеров тела. сические методы (метод плоских сечений, теория крыла) не всегда В работе приводятся первые результаты тестирования новых гра- позволяют нам произвести расчёт с достаточной точностью [1]. В ра ничных условий на примере обтекания бесконечного цилиндра. Для ботах Логвиновича [2, 3] отражено дальнейшее развитие данного во двух чисел Маха (глубокий дозвук и почти критическое обтекание) проса. А в работах Белоцерковского и Дворака [4–6] — подходы к рассчитывается сопротивление для ряда расчётных сеток с после- численному решению данной задачи.

ФАЛТ 31 32 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ Рассмотрим модель: пусть — граница раздела двух идеальных Тогда если рассматривать часть лодки гидросамолёта, взаимодей несжимаемых жидкостей различной плотности + и, занимаю- ствующую с водой в виде тонкой, жёсткой незамкнутой оболочки S, щих области D+ и D, + (воздух, вода), S — поверхность то по постановке задачи на поверхностях S и нормальная состав днища лодки. ляющая скорости непрерывна. Следовательно, течение жидкости в Полагаем течение жидкости вне и S потенциальным, то есть областях D+ и D можно моделировать с помощью двойного вихре существует (r, ) : V (r, ) = (r, ) и (r, ) : (r, ) = 0. вого слоя, расположенного на поверхности тела S и границе раздела Давление жидкости на днище лодки определяется интегралом сред.

Коши–Лагранжа: Вихревой слой представим в виде набора замкнутых четырёх угольных вихревых рамок с постоянными циркуляциями по пери (r, ) 1 2 метру. Элементарной ГД особенностью здесь будет прямолинейный p(r, ) = p p + V (r, ).

вихревой отрезок, который является одной из сторон рамки. Кон трольные точки, в которых выполняется условие не протекания по Суммарные гидродинамическая сила и момент определяются инте верхности, располагаются внутри каждой вихревой ячейки.

грированием по поверхности днища лодки:

Тогда потенциал и вектор скорости в точках области D опреде ляются:

Rr = p(r) · n(r)dS, Mr = p(r) · n(r) rd S. N i (r)+ (r) i, (r) = 4 i S S i= Задача сводится к отысканию гармонического (r, ) и V (r, ) на по- N Wi (r) + Wi (r) i.

V (r) = груженной поверхности S с учётом следующих граничных условий:

4 i= 1) на S — условия не протекания: В центре каждой вихревой ячейки с i бралась контрольная точка ri (i = 1,N), в которой выполнялось условие не протекания:

(r, ) = Vn (r, ), n N 1 Win (rj ) + Win (rj ) i = un (rj ), j = 1,N.

где Vn (r, ) = (V + r,n);

i= 2) на бесконечности — условия убывания возмущений: Полная скорость Vп на S рассчитывалась как сумма:

Vп = V + GВ, (r, ), (r, ) 0, r ;

(r, ) (r, ) (r, ).

3) на — условий совместности течений (кинематического усло- вия): У не погруженной контрольной точки потенциал равен нулю.

+ (r, ) (r, ) Давление в каждой i-й контрольной точке определяется с помо = n n щью интеграла Коши–Лагранжа:

и отсутствие перепада давления (динамического условия) (ri, ) 1 p(ri, ) = p + Vn (ri, ) + g · yi, p+ (r, ) = p (r, ) + 0, p(r, ) = p.

с учётом где yi — глубина погружения контрольной точки.

ФАЛТ 33 34 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ Гидродинамическая сила и момент, действующие в момент вре- УДК 533.6.011:534. мени :

Ровенская О.И.

N R = p(ri, ) · n(ri ) · Si, Московский физико-технический институт i= (государственный университет) N M = p(ri, ) · n(ri ) ri · S.

Численное моделирование динамики i= акустических волн, используя Вывод кинетический подход Получена математическая модель расчёта гидродинамических нагрузок с использованием метода дискретных особенностей, кото В аэродинамических исследованиях значительное внимание уде рая позволяет рассчитывать распределение давления на днище, гид ляется проблеме численного моделирования и исследования явлений родинамические силу и момент.

турбулентности и гидродинамических неустойчивостей [1]. Для луч шего понимания этих сложных явлений следует начать рассмотре СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ние с более простых моделей и задач. В данной работе рассматри вается динамика акустических возмущений, возбуждаемых внешней 1. Лотов А.Б. Глиссирование и быстрый вход тел в воду: Курс силой. Наиболее простым вариантом такой задачи является одномер лекций — М.: МФТИ, 1984.

ное нестационарное течение вязкой сжимаемой среды на конечном 2. Логвинович Г.В. Погружение тел в жидкость, удар и глиссиро- пространственном интервале с периодическими граничными услови вание // Труды ЦАГИ. — 1958. — Вып. 707. ями на его концах, которое возбуждается малой внешней нестацио нарной, периодической по пространству и времени силой. Подобные 3. Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными грани явления могут возникать в выхлопной части канала турбореактивно цами. — Киев: Наукова думка, 1969.

го авиационного двигателя, например, между турбиной, генерирую щей звуковые волны и срезом сопла, от которого они диффракцион 4. Белоцерковский С.М., Дворак А.В., Моляков Н.М. Метод но отражаются при дозвуковом течении. В таком случае возникает дискретных вихрей в задачах гидродинамики с линейны динамика интенсивных акустических волн.

ми условиями на границе раздела сред // Труды ВВИА В работе [2] проводилось численное исследование динамики аку им. проф. Н.Е. Жуковского. — 1983. — Вып. 1311. — С. 133–147.

стических волн на основе решения уравнения Навье–Стокса. Как 5. Дворак А.В. Численный метод решения задач гидродинамики показал анализ, малые возмущения, обусловленные наличием малой с жидкими границами // Труды ВВИА им. проф. Н.Е. Жуков- внешней нестационарной силы в уравнении Навье–Стокса, приводи ского. — 1986. — Вып. 1313. — С. 281–291. ли к возникновению ряда нелинейных эффектов [3, 4], в том числе к появлению частотного спектра, близкого к непрерывному.


6. Белоцерковский С.М., Дворак А.В. К моделированию проник В настоящей работе представлены результаты численного иссле новения тел в жидкость // Докл. АН СССР. — 1987. — Т. 296, дования течения вязкого сжимаемого газа на конечном интерва № 6.

ле с периодическими граничными условиями, возбуждаемого малой 7. Бабкин В.И., Белоцерковский С.М., Гуляев В.В., Дворак А.В. внешней нестационарной, периодической по пространству и времени Струи и несущие поверхности: моделирование на ЭВМ. — силой на основе решения Бхатнагара–Гросса–Крука (БГК) модели М. Наука, 1989. — 208 с. кинетического уравнения [5]. Изучение динамики системы проводи ФАЛТ 35 36 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ 6. Boyd J.P. Chebyshev and Fourier Spectral Methods. — Berlin etc.:

лось с применением псевдоспектрального метода [6, 7], использую Springer, 1989.

щего стандартную процедуру быстрого преобразования Фурье [8].

Размер области моделирования в физическом пространстве из 7. Fornberg B. A Practical guide to Pseudospectral Methods. — менялся от 100 до 4000 длин свободного пробега, в скоростном про Cambridge: Univ. Press, 1996.

странстве выбирался следующий диапазон: 10 10, где x /vT vT = 2RT0 — тепловая скорость, T0 — некоторая характерная тем- 8. Elliot D.F, Rao K.R. Fast Transforms: algorithms, analyses, пература. Вычисления проводились с использованием Nx Nv мод applications. — Academic Press, 1982.

Фурье. Число мод Nx в физическом пространстве в зависимости от размера области менялось от 256 до 4096. Число мод в скоростном пространстве Nv = 128 или 256. Шаг по времени t варьировался от 102 до 104. Безразмерное время моделирования достигало 2 · 105.

УДК 533.6.011. Проведённое исследование показывает, что внешняя сила малой амплитуды 1/Fr = 104 на больших пространственных интервалах Савельев А.А.

103 приводит со временем к появлению возмущений L = 1/Kn типа слабых ударных волн, возникают нелинейные установившиеся Московский физико-технический институт колебания с резкими изменениями величин по пространству и време- (государственный университет) ни. Более того, спектр в таком случае близок к непрерывному. При 3 · 102 L = 1/Kn 103 (Fr = 104 ) возникающая нелинейность Расчёт сверхзвукового слоя смешения колебаний затухает со временем. Представленные данные качествен с помощью метода прямого моделирования но согласуются с результатами работы [2], полученными с помощью крупномасштабной турбулентности (LES) численного решения уравнений Навье–Стокса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Целью данной работы является тестирование метода для пря мого моделирования крупномасштабной турбулентности (LES), ос 1. Белоцерковский О.М., Опарин А.М., Чечеткин В.М. Турбу нованного на модели Смагоринского для подсеточной турбулентно лентность: новые подходы. — М.: Наука, 2002.

сти. Метод [1] был реализован В.В. Власенко и С.В. Михайловым в рамках библиотеки шаблонов построения 3D-солверов nss [2, 3].

2. Жаров В.А., Ровенская О.И. Одномерная нелинейная индуци рованная динамика акустических волн в конечной простран- Тестирование проводилось на модельной задаче о смешении двух па ственной области // Изв. РАН. МЖГ. — 2007. — № 2. — раллельных сверхзвуковых потоков воздуха, для которой имеются С. 39–45. теоретические и экспериментальные результаты.

При тестировании метода была проделана серия численных экс 3. Берже П., Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе: О детермини периментов, в которых варьировались следующие параметры:

стическом подходе к турбулентности. — Череповец: Меркурий Пресс, 2000. 1. Реализация схемы: функция-лимитер (Ван-Лир, Колган, Роу в компонентной и векторной реализации [2]).

4. Дроздов С.М. Моделирование возникновения нестационарно сти и хаоса в гидродинамической системе, управляемой неболь- 2. Начальное поле (покоящийся газ, параметры набегающего по шим числом степеней свободы // Изв. РАН. МЖГ. — 2001. — тока).

№ 1. — С. 31–45.

3. Способ задания возмущений на границе.

5. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. — М.: Наука, 1967.

ФАЛТ 37 38 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ УДК 533.6:532. 4. Степень подробности сетки.

Тун Т., Жаров В.А., Хлопков Ю.И.

В результате:

Московский физико-технический институт 1. Получено нестационарное поле течения, в котором виден лами (государственный университет) нарно-турбулентный переход.

Моделирование турбулентного перехода 2. Удалось смоделировать три уровня турбулентных вихрей.

в пограничном слое методом Монте-Карло 3. Получено осреднённое течение. Установлено, что граница тур булентной части слоя смешения близка к прямолинейной. На основе экспериментальных данных о кинематике и динами ке турбулентных пятен (пятен Эммонса) на плоской пластине в 4. Проведена оценка скорости роста толщины турбулентного слоя несжимаемой жидкости предложен статистический метод моделиро смешения. Показано, что характер и основные характеристики вания течения в переходной области пограничного слоя, позволяю слоя смешения не зависят существенно от вариаций расчётного щий определить перемежаемость с учётом наложения пятен друг на метода, степени подробности расчётной сетки и способа зада друга (рис. 1). Это даёт возможность определить силы на поверхно ния возмущений параметров на границе расчётной области.

сти пластины и поле течения в окрестности переходной зоны, если 5. Установлено, что полученная в данной работе скорость роста известно поле продольной компоненты средней скорости в развитом слоя смешения меньше полученной в [1] в 1,4 раза. турбулентном пограничном слое в зависимости от числа Рейнольдса.

Подобный подход, в отличие от многопараметрических моделей пе 6. Проведен трёхмерный расчёт. Полученная скорость роста слоя рехода, позволяет избежать использования нефизических значений смешения с высокой степенью точности совпадает с экспери- параметров.

ментальными данными.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Tixtinskaya Yu., Vlasenko V., Yatskevich N. Numerical Method for Large Eddy Simulation Based on Smagorinsky Model and First Resultsof its Implementation // Proceedings of the 3rd ISTC/TsAGIJoint Workshop «Ecological Aspects of the Impact of a Supersonic Civil Aircraft of the 2nd Generationon Environment». — Russia, Zhukovsky, 1998.

Рис. 1. Разбиение расчётной области на подобласти 2. Власенко В.В. О математическом подходе и принципах построе Методы статистического моделирования позволяют определить ния численных методологий для пакета прикладных программ кинематику турбулентных пятен в переходной области течения на EWT-ЦАГИ // Труды ЦАГИ. — 2006. — № 2671.

пластине в различные моменты времени.

3. Михайлов С.В. Объектно-ориентированный подход к созданию Кинематика пятен определяется частотой рождения зарождаю эффективных программ, реализующих параллельные алгорит- щихся пятен. Зная эту величину, можно определить локальную ве мы расчёта // Труды ЦАГИ. — 2006. — № 2671. роятность турбулизации потока, с помощью которой можно вычис лять различные характеристики турбулентного потока в переходной ФАЛТ 39 40 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ УДК 533.6.011. области: например, определить локальные и интегральные силы или построить мгновенное поле течения в переходной области. При этом, Чувахов П.В.

в отличие от работы Эммонса, эта величина определяется с учётом перекрытия пятен. Московский физико-технический институт Определяя интегральный коэффициент сопротивления на пла- (государственный университет) стине и сравнивая его с экспериментальными данными, можно опре Применение метода крупных вихрей делить все параметры распределения вероятности турбулизации и скорость рождения зарождающихся пятен для заданного числа Рей для исследования трансзвуковых течений нольдса перехода (рис. 2).

газа В настоящей работе рассматриваются подходы к моделированию турбулентности и реализуется численный метод крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES) применительно к обтеканию круглого цилиндра трансзвуковым потоком совершенного вязкого газа. Рас сматриваемый метод, в отличие от решения системы уравнений На вье–Стокса, осреднённых по Рейнольдсу, учитывает, что в развитой турбулентности можно выделить, по крайней мере, два принципиаль но различных масштаба движений: крупномасштабную турбулент ность, которая определяется геометрией и структурой среднего те чения и, таким образом, не может быть описана универсально, и мелкомасштабную турбулентность, которая является равновесной и для которой теоретически может быть построена универсальная мо дель. В рамках данного подхода осредняются лишь те турбулентные движения, линейный масштаб которых меньше некоторого линейно го размера, а само осреднение проводится не по времени, а по про Рис. 2. Пример хорошего совпадения с экспериментальными результата странству. При этом все крупные вихри в расчёте воспроизводятся ми, представленными в монографии Шлихтинга непосредственно, а мелкие вихри учитываются при помощи допол нительных членов в системе уравнений. Для таких членов пишутся СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ соответствующие замыкающие модели.

В настоящей работе осреднение проводится по ячейке сетки — 1. Emmons.H.W. The Laminar-Turbulent Transition in a Boundary осредняются подсеточные масштабы турбулентных движений. Для layer // Part 1. Journal of the aeronautical science. — 195 I.V.I аппроксимации подсеточных турбулентных потоков тепла и напря 8(7). — P. 490–498.

жений используется подход, основанный на гипотезе Бусинеска. В ка честве модели турбулентной вязкости рассматривается простейшая 2. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука, 1969.

алгебраическая модель Смагоринского: µT = Cs l2 S, где — плот 3. Хлопков Ю.И., Жаров В.А., Горелов С.Л. Когерентные струк- ность, l — характерный линейный масштаб, S — свёртка тензора туры в турбулентном пограничном слое. — М.: МФТИ, 2002. скоростей деформации, Cs = 0,15 — константа Смагоринского.


При трансзвуковом обтекании все возмущения от цилиндра дви жутся как вниз, так и вверх по потоку. Когда они достигают внешней ФАЛТ 41 42 ФАЛТ Секция компьютерного моделирования 50-я научная конференция МФТИ границы расчётной области, могут нефизично отразиться от неё в си- ло стенки метод крупных вихрей давал бы сбой. На рис. 1 показан лу неточности поставленных граничных условий (хотя и записанных анализ колебаний давления на цилиндре. Поскольку метод крупных на основе анализа инвариантов Римана). Такое отражение приведёт вихрей учитывает нелинейные взаимодействия подсеточной турбу к изменению всего поля течения. Во избежание этого приходится зна- лентности со средним течением за счёт введения коэффициента до чительно увеличивать размеры расчётной области, чтобы численная полнительной вихревой вязкости, численная схема метода становит вязкость успевала достаточно хорошо сгладить эти возмущения. Та- ся более диссипативной. Это видно на рис. 1, где частота основной ким образом, поставленные на внешней границе условия становятся гармоники колебаний давления (число Струхаля) меньше в случае более корректными с увеличением размера расчётной области. использования модели крупных вихрей.

Расчётная область в настоящей работе имеет следующий вид:

внутренняя поверхность, соответствующая цилиндру, является еди ничной окружностью;

внешняя поверхность — эллипс, вытянутый вниз по потоку. От внутренней до внешней границы выдерживает ся расстояние 25 диаметров цилиндра. Таким образом, ячейки рас чётной сетки заметно укрупняются к внешней границе. В расчёте используется сетка размером 598 351 = 209898 узлов.

0. Ampl 0.1 0. 0. 0. 0. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0. Рис. 1. Преобразование Фурье колебаний давления при использовании модели крупных вихрей (1) и без неё (2);

частота основной гармоники при использовании модели крупных вихрей (3) и без неё (4) Для рассмотрения тестовой задачи выбран режим докритиче ского обтекания цилиндра при числе Маха набегающего потока M = 0,8 и числе Рейнольдса Re = 1000 (число Прандтля Pr = 0,72, температура набегающего потока T = 74194 К, поверхность ци линдра теплоизолированная). При таких параметрах пограничный слой на цилиндре определённо ламинарный. В противном случае око ФАЛТ 43 44 ФАЛТ 50-я научная конференция МФТИ Секция лётных исследований, комплексирование данных СНС с данными малогабаритных пило тажно-навигационных систем, основанных на использовании микро испытаний и сертификации механических датчиков. Ошибок у таких систем больше, чем ошибок у инерционных систем, таким образом, без использования комплекси рования с данными СНС такие ЛА могут летать только при хорошей видимости, то есть с использованием комплексной навигационной ин формации у легкомоторных ЛА появляется возможность летать по приборам.

УДК 519.6 Для моделирования задачи комплексирования данных СНС и бортовых систем на легкомоторных ЛА была реализована модель Водилов С.В. полета в атмосфере с внешними возмущениями самолёта ИЛ-103 в боковом канале при заходе на посадку, так как именно этот этап по Московский физико-технический институт лета требует высокой точности навигационных данных, и в то же (государственный университет) время на этом этапе полета ЛА сильно маневрирует, увеличивая ве Обеспечение целостности, непрерывности роятность потери спутников из радиовидимости.

информации СНС (спутниковой навигационной системы) на борту ЛА УДК 004.891. за счёт её комплексирования с данными Коломоец А.А.

автономных систем Московский физико-технический институт (государственный университет) В настоящее время большое развитие и использование в авиации ОКБ «Русская авионика»

получили спутниковые навигационные системы. Раньше для обеспе чения ЛА навигационной информацией на различных этапах поле Идентификация режимов полета с точки та требовались различные системы, как наземные так и бортовые.

С развитием СНС появилась возможность заменить дорогостоящую зрения оценки действий лётчика и не очень точную аппаратуру на компактную и малопотребляющую на соответствие полётному заданию аппаратуру спутниковой навигационной информации. Это особенно актуально для легкомоторных ЛА, на которых установка больших и В последнее время все чаще в ТЗ на авиационные тренажеры энергопотребляющих систем невозможна по многим причинам.

включается подсистема, которая автоматизировала бы рутинную ра У СНС есть свои недостатки: очень слабая помехозащищенность, боту инструктора по послеполетной обработке записанных данных.

изменение точности данных вследствие изменения рабочего созвез Сама по себе идея не нова, так как уже давно и с успехом использу дия спутников (особенно при маневрах).

ются системы объективного контроля и экспресс-анализа, позволя Поэтому использование информации СНС в чистом виде, а осо ющие обнаружить события, влияющие на безопасность полета. Су бенно использование данных в контуре управления ЛА, может быть ществует также и такое понятие, как процедурные тренажеры, где небезопасно. Для решения этой проблемы используется комплекси весьма эффективно оцениваются детерминированные последователь рование навигационной информации с информацией бортовых на ности действий лётчика. Кроме того, для отдельных участков полета вигационных систем. В случае с легкомоторными ЛА используют разработаны весьма простые и эффективные алгоритмы оценки, что ФАЛТ 45 46 ФАЛТ Секция лётных исследований, испытаний и сертификации 50-я научная конференция МФТИ связано с обширной работой, проведённой по их автоматизации. Яр- должна быть найдена наиболее похожая на ту, что была получена в кими примерами таких режимов являются сопровождение цели и полете. В качестве степени сходства будем использовать вероятность заход на посадку по глиссаде. Однако каждая из рассмотренных си- того, что лётчик, которому задана для выполнения первая после стем имеет свои недостатки, делающие её непригодной для анализа довательность, выполнит вторую. Для её вычисления вместо после качества выполнения лётчиком полетного задания на всем протяже- довательности особенностей будем использовать последовательность нии полета. элементарных ошибок лётчика, вероятности которых в первом при Одна из главных проблем, встающих на пути создания системы ближении можно считать независимыми. К алгоритму, осуществля оценки действий лётчика, заключается в том, что разные участки по- ющему анализ, целесообразно предъявлять следующие требования:

лета предполагают применение принципиально разных алгоритмов универсальность, простота, иерархичность полетного задания, вы оценки. В связи с этим можно выделить задачи разбиения полета на числительная эффективность, возможность адаптации к задачам ре интервалы и оценки каждого из них с использованием подходящих ального времени.

алгоритмов. В силу того, что, с одной стороны, алгоритмы оценки В процессе выполнения работы был разработан программный весьма подробно описаны в РЛЭ и прочей нормативной документа- комплекс, сочетающий разработку полётных заданий, их быстрое ции, а с другой, имеют исключительно субъективный характер, да- конструирование из готовых блоков и анализ данных с точки зре лее мы будем заниматься преимущественно задачей распознавания ния выбранных полётных заданий. Результаты экспериментов на ре режимов, то есть их идентификацией. альных записях полётных данных показывают перспективность рас В 80-е годы в ЛИИ проводилась работа, направленная на автома- сматриваемого теоретического подхода.

тизацию распознавания испытательных режимов для оценки харак теристик устойчивости и управляемости ЛА, но и тут обнаружива- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ются существенные проблемы. Задача решалась в непрерывной по 1. Безопасность полетов летательных аппаратов / Под становке, что даже в случае испытательных режимов, в идеале име ред. А.И. Старикова. — М.: Транспорт, 1988.

ющих предельно простую форму, привело к необходимости создания необозримо большого количества эталонных образов для сравнения 2. Кнут Д.Э. Искусство программирования. — М.: Издательский с реальными данными. Кроме того, полетные задания вполне могут дом «Вильямс», 2001.

включать последовательности дискретных событий, что видно уже на примере процесса запуска двигателя. В связи с этим возникает 3. Воронцов К.В. Математические методы обучения по прецеден естественное желание подвести под все разнообразие возможных по- там — 2007.

лётных заданий единую идеологическую базу.

4. Руководство по летной эксплуатации самолёта МиГ-29. — 1985.

В настоящей работе задача идентификации режимов полета рас сматривается в дискретной постановке и решается на базе байесов 5. Техника пилотирования и самолётовождение самолёта ских алгоритмов классификации и принципа максимального прав МиГ-29. — 1995.

доподобия. При этом вместо эталонной фазовой траектории, содер жащей слишком подробное описание режима, мы используем после- 6. Курс боевой подготовки Липецкого центра подготовки лётного довательность составляющих её существенных событий. В качестве состава. — 2000.

аналогии можно привести лыжника, траектория которого задается флажками, которые нужно объехать. Если обозначить флажки бук вами некоторого алфавита, то эталонная траектория будет задавать ся строкой на этом алфавите.

Формально определённое полетное задание должно задавать ал фавит и множество буквенных последовательностей. Среди них ФАЛТ 47 48 ФАЛТ Секция лётных исследований, испытаний и сертификации 50-я научная конференция МФТИ УДК 519.252 Эти показатели представляют интерес как для операторов (авиа компаний) так и для разработчиков ВС, так как являются харак Мухачёв Н.А. теристикой надёжности самого ВС и качества работы организации, производящей его эксплуатацию.

Московский физико-технический институт С ростом рынка авиаперевозок в России и ожесточением конку (государственный университет) ренции на нём операторы и разработчики ВС стали заинтересованы Исследование по статистической оценке в сборе и анализе информации, касающейся регулярности полётов.

Российские предприятия, эксплуатирующие ВС, уже имеют доста факторов, влияющих на регулярность точное количество статистических данных для проведения анализа вылетов самолёта по расписанию регулярности полётов, однако испытывают недостаток опыта в дан ной области. Необходимо разработать методы анализа статистиче ских данных о регулярности и математические модели прогнозиро Регулярность полётов является одной из важнейших характери вания регулярности полётов.

стик авиаперевозчиков. Она зависит от многих факторов, таких, как Для решения этих задач были использованы известные методы организация полётов, организация обслуживания, качество работы математической статистики [2], однако их выбор, обоснование и осо наземных служб, а также надёжности самих ВС (воздушных судов).

бенности применения при рассмотрении конкретных случаев потре Кроме того, при нарушении регулярности полётов виновная в этом бовали проведения работ исследовательского характера. По резуль организация несёт ответственность согласно [1].

татам эксплуатации парка ВС одной из отечественных авиакомпаний В настоящее время на западе используется следующая термино были собраны статистические данные за первую половину 2007 года.

логия: надёжность вылетов по расписанию (dispatch reliability) и на Для статистических оценок были построены доверительные интерва дёжность полётов по расписанию (operational reliability).

лы. Были рассчитаны показатели регулярности, которые составили По статистическим данным эти показатели определяются по сле 0,977–0,980, то есть немного ниже, чем на западе. Это можно объяс дующим формулам:

нить повышенным влиянием человеческого фактора на обслужива nз nз ние ВС в России.

Pв = ;

Pп =, nз nв nз (nв + nвоз + nпос ) • Была разработана методика сбора и обработки статистических где nз — количество запланированных полётов;

nв — количество за- данных, имеющих отношение к регулярности полётов.

держанных вылетов;

nвоз — количество возвратов в аэропорт выле • В результате анализа статистических данных найдены факти та;

nпос — количество посадок на запасной аэродром по техническим ческие показатели, а также события и закономерности, влияю причинам, то есть связанным с отказами и неисправностями на ВС.

По зарубежным данным они составляют в среднем 0,992–0,993. щие на регулярность полётов.

Регулярность вылетов определяется задержками вылетов, а регу Основными факторами, влияющими на регулярность полётов, яв лярность выполнения полётов — задержками вылетов, а также воз ляются:

вратами в аэропорт вылета и посадками на запасной аэродром. По неофициальным данным одной из зарубежных авиакомпаний по ВС • интенсивность полётов, то есть количество рейсов, производи Boeing-767 за 1997–1998 год отклонения от расписания были пред- мых в сутки 1 ВС;

ставлены в основном (на 97%) задержками вылетов. Другими сло • надёжность оборудования ВС;

вами, основным показателем регулярности полётов является надёж • время, необходимое для устранения неисправностей;

ность вылетов, так как надёжность полётов незначительно от неё отличается.

• состав перечня минимального оборудования.

ФАЛТ 49 50 ФАЛТ Секция лётных исследований, испытаний и сертификации Секция математических СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ и технологических основ 1. Приказ МГА СССР от 10.01.1990 № 6. — Об утверждении и введении в действие руководства по обеспечению и учёту регу жизнеустройства лярности полетов воздушных судов гражданской авиации.

2. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятно стей и математической статистики для технических приложе ний. — М.: Наука, 1969. — 512 с.

УДК 519- Бодякин В.И.

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Анализ эволюционного потенциала как основного параметра развития самоорганизующихся систем Основную массу биологической и научно-технической эволюции представляют саморазвивающиеся и самоорганизующиеся информа ционно-управляющие системы (ИУС). В качестве их примеров мож но привести биологические организмы различных эволюционных ступеней от простейших и до человека;

различные технические и социальные системы, включающие человека и др. Эксперты инту итивно могут оценить обладающие некоторой самодостаточностью ИУС как эволюционно более или менее перспективные, что обычно и подтверждается на практике. В работе предлагается ввести новое понятие — эволюционный потенциал (ЭП), который бы аналогично экспертам, характеризовал эволюционную перспективность исследу емых ИУС.

Известно, что для живых организмов материально-энергетиче ская и прогностическая составляющие, являются определяющими жизнеспособность организма. Отсутствие или недостаточность энер гии через некоторое время приводит к гибели организма. Также практически нежизнеспособен биологический организм, если он не может предвидеть развитие событий в окружающей его среде. То ФАЛТ 51 52 ФАЛТ Секция математических и технологических основ жизнеустройства 50-я научная конференция МФТИ УДК 378. есть энергетическая и информационная составляющие в своей сово купности определяют жизнеспособность организма и чем они боль Воронич И.В., Галахов М.А.

ше, тем эволюционно перспективнее данная ИУС. Объединение энер гетической и информационной в некоторую двухкомпонентную энер- Московский физико-технический институт гоинформационную структуру и является вводимым нами эволюци- (государственный университет) онным потенциалом. Материальная компонента (вещество и энер О концепции системной подготовки гия) — М (измеряемая в Дж) и нематериальная компонента (инфор мационная) — И (измеряемая в битах).

научных и педагогических кадров Отдельно материальная и (нематериальная) информационная компоненты в ИУС записываются следующими уравнениями:

Существующая система подготовки кадров в высших учебных за dМ ведениях (ВУЗах) имеет свою предысторию: у неё есть как преиму = k1 (М мi )И (k2 И + k3 М1,5–2 /И), i i i dt щества, полученные в наследство от предшествовавших систем, так и недостатки. Отметим существенные, на наш взгляд, особенности dИ = k4 (i (М мi ) И) i системы советского среднего и высшего образования. В 1930–1950-е dt годы после неудачных образовательных экспериментов 1920-х го при М м0, И 0 и М R, где М — материальная, И — нема- дов были возрождены основные принципы дореволюционной обра териальная компоненты;

м0 — минимальная материальная струк- зовательной системы, построенной в первую очередь на культива тура организма;

— удельная плотность «единицы информации в ции навыков аналитического мышления (математика) и выражения веществе», то есть равная Иi/М;

k1, k2, k3, k4, k5 — коэффициенты;

мыслей (русский язык и литература, иностранные языки), а так i — эволюционно-структурные этапы развития модели ИУС;

R(М) — же приобретении естественно-научного кругозора;

важным компо мощность ресурса среды. нентом являлось трудовое и нравственное воспитание [1]. Качество В работе теоретически рассматривается функциональная взаимо- высшего образования в СССР было во многом обусловлено необходи связь компонент М и И при формировании величины эволюционно- мостью подготовки кадров для решения за короткий срок серьёзных го потенциала. Например, в процессе эволюции биологических ИУС промышленных и оборонных задач, а также связанных с ними фун функциональная взаимосвязь компонент М и И в ЭП = f (М,И) из- даментальных научных проблем. Целевые функции вузов в СССР меняется от k1 М2 И и до k5 МИ2, то есть значимость материальной были определены достаточно чётко: в большинстве случаев было за компоненты падает, а значение информационной компоненты — мо- ранее известно, какое предприятие или организация возьмут специ нотонно возрастает. алиста после завершения обучения.

Другим аспектом работы является практическое определение По нашему мнению, система среднего и высшего образования функциональной взаимосвязи компонент М и И из данных реально в СССР выполняла сплачивающую общественную функцию. После взаимодействующих различных пар ИУС. получения полного среднего образования (ставшего всеобщим и ме Детальный анализ показывает, что ЭП вполне может рассматри- нее качественным к 1960-м годам) выпускник школы мог поступить ваться как основной параметр для оценки потенциальных возмож- практически в любой вуз, где его успехи зависели от личного трудо ностей самоорганизующихся информационно-управляющих систем любия и способностей, а размер стипендии (в последующем — зарпла в эволюционном процессе. ты) обеспечивал прожиточный минимум. Размывание в 1960-1980-е годы системы среднего и высшего образования за счёт снижения требований и нагружения учебной программы распыляющими вни мание сведениями и предметами вело к снижению качества образо вания, разрыву между школой и вузом и некоторому расслоению об ФАЛТ 53 54 ФАЛТ Секция математических и технологических основ жизнеустройства 50-я научная конференция МФТИ Формулировка цели, как и перечень мероприятий, вызывают щества по доступу к высшему образованию и последующей карьере.

обоснованную критику: цель определена общо и нечётко (переход При этом существенно, что реальное состояние советского общества ный период от чего к чему?), механизм взаимодействия вузов с пред изучать было фактически запрещено: не случайно жанр анекдота за менял опросы общественного мнения. Псевдорелигиозный характер приятиями и организациями также неясен (для кого и в каком объе ме нужны кадры?). Такое положение вещей связано преимуществен господствовавшей идеологии в конечном счёте способствовал разгро но с тем, что реформы в промышленном и научном секторе также му СССР.

имеют пока нечёткие цели и механизмы их реализации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.