Численное моделирование процессов массопереноса в окрестности тел, движущихся в верхних слоях атмосферы тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

РГБ ОД

МІНІСТЕРСТВО ОСВГГИ УКРАЇНИ . „ Лі# ,

1 8 ОКГ Е°5

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВШІЙ УНІВЕРСИТЕТ

На просах рукопису УДК 683.6.0113

Бразинсышй Вадим Іванович

ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ МАСОНЕРЕНОСУ НАВКОЛО ТІЛ, ЯКІ РУХАЮТЬСЯ В ВЕРХНІХ ШАРАХ АТМОСФЕРИ

Спеціальність 01.02.05 - Механіка рідини, газу і плазми

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичиих наук

Дніпропетровськ - 1996

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті технічної механіки Національної Академії наук та Національного космічного агентства України.

Науковим керівник - доктор технічних наук, старішій науковий співробітник БАСС В. П

Офіційні опоненти - доктор фізихо-математичних наук, професор ПРИХОДЬКО О.А.,

- кандидат технічних наук ЯСКЕВИЧЕЛ .

Провідна устслОпа - Фізик о-технічниії інститут низьких

температур Національної Академії наук України. .

Захист дисертації відбудеться 1095 }і

о 14 годині на засіданні спеціалізованої вчешу радії К 03.01.07 прі Дніпропетровському державному університеті. '

З дисертацією иоксна оалайоыиткся у бібліотеці Дніпропетровського державного університету.

Адреса університету:

320625 МСП, із, Дніпропетровськ, провулок Науковий, 13.

ІЗ

Автореферат розіслано ^слу 'і 1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор фізико-математичішх науіс, •

професор КОЧУБЕЙ О.О.

І. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТІ!

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Створення ■ нових зразків космічних апаратів (КА) та розширення програм по дослідженню навколоземного. космічного простору пред'являє підвищені вимоги до точності розрахунків їх аерогозо динамічних характеристик та надійності роботи бортових систем. При русі КА в атмосфері Землі навколо них формується власна зовнішня атмосфера (ВЗА), джерелами якої є: частинки набігаючого потоку; продукти десорбції, дегазації та сублімації матеріалів зовнішніх покриттів; направлені потоки систем орієнтації і стабілізації; продукти витікання і скидання атмосфери з гермовідсіків, а також різного роду технологічних відходів. Таке навколооб’єктове середовище призводить до забруднення оптичної апаратури, впливає на проведення наукових та технологічних експериментів у космосі, що потребує застосування спеціальних затінюючих екранів та інших захистних засобів. Наявність зон підвищеної концентрації частинок ВЗА може перешкод-жувати функціонуванню оптичних систем астроорієнтування КА.

Таким чином, задачі визначення параметрів ВЗА є досить актуальними, оскільки їх вирішення дозволяє отримати оцінку шкідливого впливу різних факторій на елементи КА. Врахування цього впливу на етапі проектування КА сприяє підвищенню надійності функціонування бортових систем та наукового обладнання. •

МЕТА РОБОТИ полягає у розробці методик, алгоритмів і програмних засобів для моделювання процесів масопереносу навколо КА різної форми і проведенні чисельних досліджень особливостей формування газової компоненти ВЗА КА під впливом різних початкових умов в набігаючому потоці та на поверхні КА. .

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ. При вирішенні поставлених задач використовувались методи теорії імовірностей, інтегральних рівнянь та імітаційного статистичного моделювання на ЕОМ.

НАУКОВА НОВИЗНА РОБОТИ полягає в наступному:

1. Побудована математична модель формування ВЗА КА, що об-, тікаються багатокомпонентним гіперзвуковим потоком при наявності газовідділення з їх поверхонь.

2. Запропонована методика вирішення тривимірних задач по розрахунку вільномолекулярних течій навколо тіл складної форми з

врахуванням ефектів інтерференції, обертання і взаємного затінення елементів конструкції, яка базується на комплексному використанні метода інтегрування по поверхні та метода Монте-Карло.

S. Вперше в розрахунковій практиці досліджені газодинамічні особливості гіперзвукового (V„ = 80 км/с) обтікання КА "Вега” газопиловим потоком. .

4. Запропонована розрахункова модель та проведені дослідження сумарних і локальних зворотних потоків до контролюємих поверхонь з врахуванням відносних швидкостей і молекулярного складу набігаючого потоку і продуктів дегазації зовнішніх покриттів КА.

ОБГРУНТОВАНІСТЬ І ДОСТОВІРНІСТЬ основних результатів, отриманих в дисертації, базується на використанні строгого математичного опису досліджуваних газодинамічних процесів; тестуванні програмного забезпечення на вирішенні модельних задач, що мають точні розв’язки; порівнянні даних чисельних досліджень з результатами лабораторних і натурних експериментів. Окремі з них порівнювались з результатами, що отримані за' допомогою методів вирішення модельних рівнянь Больцмана, стаціонарного статистичного моделювання (методом Власова) та нестаціонарного прямого статистичного моделювання (методом Верда).

ПРАКТИЧНА ЦІННІСТЬ РОБОТИ. Розроблені методики та алгоритми розрахунків реалізовані в програмних модулях , які впроваджені в розрахункову практику ДКВ "Южное", ряду інших проектних організацій бувшого СРСР та включені в Галузевий фонд алгоритмів і програм. Модуль розрахунку параметрів ВЗА КА включено до складу багатоцільового пакету прикладних програм (11ІШ) "Висота".

За допомогою створеного методологічного і програмного забезпечення виконано параметричні дослідження газодинамічних параметрів навколо різних КА ("Вега" , "Космос-1643, 2007", “Спектр", “Либідь”, "Марс-96" та інших), які були використані при виборі основних проектних параметрів цих апаратів. '

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися і були обговорені на Шостому Всесоюзному з’їзді з теоретичної та прикладної механіки (м. Ташкент, 1986 р.), Всесоюзних конференціях з динаміки розріджених газів (VH - м. Северодонецьк, 1080р., УПІ - м. Москва, 1985р., IX - м. Свєрдловськ, 1987р.), VH Науко-

з

вих читаннях з космонавтики (м. Москва, 1983р,), нараді Астрономічної Ради АН СРСР (м. Апатити, 1983р.), Всесоюзному семінарі “Про стан та проблеми розвитку аналітичних та чисельних методів дослідження

ково-технічному семінарі (м. Куйбишев, 1984р.) та Всесоюзних нарадах з прикладної аеродинаміки (м. Дніпропетровськ, 1984р. та 1986р.), семінарі кафедри N105 Московського авіаційного інституту, щорічній науковій школі-семінарі ЦАГІ, (м. Жуковський, 1992р.) та 5-му міжнародному симпозіумі "Аерокосмічна індустрія та екологія. Проблеми конверсії і бекпеки" (м. Дніпропетровськ 199брі).

СТРУКТУРА І ОБ'ЄМ РОБОТИ. Дисертація складається зі вступу, чотирьох глав, висновків, списку літературі з 60 найменувань та додатку. Загальний обсяг дисертації складає 103 сторінки друкованого тексту, 24 малюнка та 2 таблиці.

ПУБЛІКАЦІЇ. За матеріалами дисертації опубліковано 17 друкованих робіт. • .

Дається короткий аналіз існуючих методів розрахунку процесів насопе-реносу сильно розріджених газів. Формулюється мета досліджень та дається загальна характеристика роботи.

чення газодинамічних параметрів (ГДП) навколо випуклих тіл.

В розділі 1.1 сформульована загальна постановка задачі.

В розділі 1.2 наведено розв’язок задачі обтікання тіл випуклої форми вільномолекулярним потоком. Набігаючий поток прийнято рівноважним з максвеловською функцією розподілу .молекул за швидкостями. На поверхні тіла схема взаємодії дифузно-зеркальна. В будь-якій точці А{г) вибраної розрахункової області поля течії навколо тіла функція розподілу являється двопоточною:

процесів маеопереносу” (м. Дніпропетровськ, 1982р.), Всесоюзному нау-

II. ЗМІСТ РОБОТИ.

І показано актуальність теми дисертаційної роботи.

присвячена постановці та розв’язку задачі визна-

-П

г

Тут - функція розподілу частинок набігаючих, а/г- функція розподілу відбитих від поверхні тіла частинок газу; £2,- тілесний кут, під який тіло, що обтікається видно з точки А(т ) розрахункового поля.

Газодинамічні параметри в точці з радіуе-вектором Г навколо тіла - концентрація п(г), швидкість ^^(г) і температура Т(ї) визначуються через моменти функції розподілу співвідношеннями:

00

п(г) = Пю + | | (/, - (2)

а, о • •

ер

п(г)У(г) = П„йл + ^ Л2, |(/, - /„ )^2Л, (3)

о, о їкТ(г)п(г)= ¡¿Пг]^[у-У(г)^/УсЬ; +

^ 4л-Ог 0 ^

. ■ . . (4)

о, о ^

Уникнути труднощів визначення області інтегрування в (2-4) вдається при переході від інтегрування по тілесному куту до інтегрування по поверхні тіла В цьому разі область інтегрування визначається умовою видимості точки на поверхні тіла з розрахункової точки поля і легко визначається в процесі чисельного інтегрування по елементарних площадках поверхні тіла. . • •.

На мал. 1 наведено приклад розрахунку ГДП випуклого тіла при його асиметричному обтіканні

В розділі 13 розв'язується задача обтікання випуклих тіл, які обертаються навкого осі симетрії з постійною кутовою швидкістю 0).

Вважається, що взаємодія молекул газу з поверхнею відповідає дзеркально-дифузній моделі. В цьому разі функція розподілу молекул набігаючого та дзеркально відбитого потоку, а також область інтегрування С2Г будуть такими ж, як при О) = 0. Молекули, що відбиваються дифузно, здобувають додаткову швидкість, обумовлену обертанням тіла. Оскількі лінійна швидкість обертання в кожній точці тіла с дотич-

б

х/г

О

б)

2 у/г

Мад, 1. Ізолінії ГДП течії навколо сегментапьно-конічного гарячого тіла (а - температура; б - густина потоку). На цьому і подальших малюнках розрахункові параметри віднесено до їх значень у набігаючому незворушному потоці.

У/В* . '

Мал. 2. Лінії рівних концентрацій (права напівплощина) та вісьонаї компоненти швидкості (ліва напівплощина) навколо диска (На=0.1м), що обертається у нерухомому розрідженому повітрі Верхня напівплощина - при го=100 об/с, нижня - при о>=1000 об/с.

ною до поверхні, і, як наслідок, вектор (О х Г перпендикулярний векторові нормалі їі(г), то концентрація Пг(т) (яка визначається а умови рівності падаючого та відбитого потоків) залишається такою ж, як і для нерухомого тіла.

Подальша процедура визначення макропараметрів потоку така

ж, як і при (0=0. Окремі результати розрахунків цього розділу показані на мал. 2. ' •

В розділі 1.4 розв’язується задача обтікання тіл багатокомпонентним вільномолекулярним потоком. Поля ГДП навколо тіла представляються у вигляді суперпозиції полів ГДП від кожної компоненти набігаючого потоку. Вважається, що функція розподілу ¿-тої компоненти є максвеловською. Алгоритм розрахунку для кожної з компонент аналогічний розглянутому в розділі 1.2. ....

Глаеа 2 присвячена розрахункам ГДП навколо тіл складної форми. .

В розділі 2.1 дається загальна постановка задачі. Характерним для неї є те, що на поверхню тіла можуть попасти молекули перевід-биті від його окремих елементів. Для визначення параметрів функції розподілу на поверхні тіла при чисто дифузній моделі взаємодії необхідно розв’язувати інтегральне рівняння типу Фредгольма П роду.

В розділі 2.2 наведено регулярний метод розв’язання цього рівняння за допомогою методу інтегральних сум. Дослідження ядра інтегрального рівняння показало , що воно являє собою не що інше, як локальний кутовий коефіцієнт випромінювання, що часто вживається в задачах теплообміну, і, як наслідок Є [0,1]. Звідси витікає, що інтегральний оператор є стисливим і до інтегрального рівняння та апрокси-муючої його системи лінейних алгебраїчних рівнянь можна застосовувати метод ітерацій. Після анаходження параметрів функції розподілу на поверхні тіла параметри потоку знаходяться інтегруванням по поверхні тіла виразів:

(Б)

де £)^(х) - функції параболічного циліндра.

Область інтегрування визначається з врахуванням взаємного екранування елементів поверхні. '

В розділі 2.3 метод прямого статистичного моделювання, який вживався для плоских течій, модифіковано для розрахунків тривимірного обтікання. - •

В розділі 2.4 представлено комбінований метод, основна ідея якого полягає в тому, що для визначення параметра функції розподілу на поверхні тіла використовується статистичне моделювання, а ГДП в полі течії знаходяться за допомогою чисельного інтегрування (5,6) по поверхні тіла. •

В розділі 2.5 наведені результати розрахунків ГДП тіл складної форми та їх аналіз. Показано, що комбінований підхід потребує більш ніж на 2 порядки меншого об’єму вибірки, піке метод Монте-Карло. Часові затрати також меніиі більше ніяс на порядок. Ці величини стали оснозними. критеріями оцЬпоі( алгорітму розрахунку ГДП нагосоло тіл складної форми. Алгоритм комбінованого методу дозволяє досліджувати вплив ефектів інтерференції. В роботі показано, що близько до ввігнутих дільниць поверхні реальний ІСА вплив ефектів інтерференції на ГДП може сягати приблизно 20%. На мал. З наведено ізолінії густини навколо тіла, за геометрією близького до космічної станції "Салют" (пунктиром проведено ізолінії без врахування ефектів інтерференції). ‘ Глаеа З присвячена розробці методу обчислювання інтегральним кутових коефіцієнтів випромінювання (ШКВ) в складних геометричних системах (кутовий коефіцієнт визначає- долю дифузно розподіленої енергії випромінювання, яка передається з однієї поверхні системи до другої).

Постановка задачі дається в розділі 3.1.

Ы-/ 7~Т- /к/ чХ< Г •*»'

V) Д/ ї'/// // /А] х'ЧТ"''

"А ///І 2ЁЙ

//Жл 0^^ " ■ шшшш,

X 12 10 8 6 4 2 О

Мал. 3. Вплив ефектів інтерференції на концентрацію частинок, що відбиті від поверхні ОС "Салют". Пунктиром показані лінії рівних концентрацій без врахування інтеференції.

0

Мал. 4. Лінії току частинок газовідділення з поверхні КА “Космос-2007". Ізохори частинок атмосфери, відбитих від його поверхні, показані пунктиром.

Алгоритм чисельного інтегрування для розрахунків ІККВ представлено в розділі 3.2. Чисельне чотирьохк ратне інтегрування реалізується з врахуванням ефектів затінення окремих ділянок поверхні тіла Похибки такого алгоритму розрахунків ІККВ обумовлені: ваміною

інтеграла кінечною сумою; неточністю визначення границь інтегрування; округленням обчислень. Чисельні дослідження показали, що при збільшеїші числа елементарних площадок дві перші похибки зменшуються, однак це призводить до різкого збільшення складових в інтегральній сумі, і, внаслідок цього’ збільшується третя. Слід відзначити, що при розрахунках ШКВ поверхонь які перетинаються тіі:к собою з'являються деякі локальні особливості (Т —> 0), які можуть стати джерелами додаткових досить значних похибок. Щоб запобігти цьому, в складних геометричних системах пропонується застосовутати метод статистичного моделювання.

Використання статистичних методо» для таких задач розглянуто в розділі 3.3. При обчисленні ШКВ пропонується досить простий алгоритм, який базується на - безпосередніх підрахунках частини випромінювання з поверхні Б/- на поверхню 5у Передбачається , що вся

поверхня складається з дифузних точечних випромінювачів одинаково! інтенсивності. Якщо на поверхні 5, рівномірно розподілено N! випромінювачів, а З КОЖНОГО З НИХ ВИХОДИТЬ'деяке конечне К! число променів,, то повне? випромінювання поверхні Б і за одиницю часу буде м = ы,к, променів. Приблизне значення ШКВ можна виразити співвідношенням:

П7, .

Ф и-------і- ' (7)

де ТПу -кількість променів, що попали на поверхню 8у. Оцінка відносних похибок такого моделювання ККВ, контролюється в процесі' розрахунку.

В розділі 3.4 наведено опис комплексу програм "ЛУЧ" для розрахунків ШКВ, приклади розрахунків ШКВ і рекомендації по використанню розробленого програмного забезпечення. .

В главі 4 описана математична модбль розрахунку процесів масо-переносу навколо КА 8 газовиділяючими поверхнями.

Розділ 4.1 присвячено визначенню ГДП навколо тіл складної форми з газовиділяючими поверхнями. У довільній точці розрахункової області навколо тіла ГДП представляються у вигляді суперпозиції трьох потоків частинок: набігаючого, відбитого та генерованого самою поверхнею. Методи розрахунку перших двох детально описані в главах 1 та 2. Для частинок газовиділення функція розподілу вважається максвеловською і має вигляд:

Ґ таигЛ

(8)

ехр

в

г (т*

І = п -----£--

** 42 пкТгГ'Г\ 2кТ,

де - параметр, пов'язаний зі швидкістю дегазації частинок з поверхні виразом: •

п‘(г)=!!Лг)Іг^- я

Складові ГДП від частинок газовідділення визначаються з виразів:

«О ^ /р\

п,(г)= / <іп\/еи2<іи= | <К1, ' (10)

о. о о, П

п9(г,)Л ^\г,ийаа. (11)

• о, о о, \ ¿Я

Для випуклих тіл інтегрування (10,11) з врахуванням (0) дає розв’язання задачі в цілому, а для тіл складної форми необхідно враховувати ефекти інтерференції. В цьому разі залежить від ефективної

швидкості газовідділення для елементу поверхні з радіус-вектором Т. Розрахунки ГДП потоку частинок газовиділення реалізовано з застосуванням комбінованого підходу (глава 2) з деякою модифікацією.

На мол. 4 наведені результати розрахунку комбінованим методом параметрів ВЗА КА "Космос-2007". Суцільними лініями зображено лінії току відбитих від поверхні КА частинок, а пунктирними - їх ізохори частинок газовідділення.

и

При потребі швидких розрахунків процесів переносу між "дифузними" поверхнями пропонується застосовувати метод ГККВ (глава 3).

В розділі 4.2 наведено розв’язок задачі знаходження параметрів ВЗА КА, який обтікається гіперзвуковим газопиловим потоком. Задача вирішувалась для фізичних умов під час прольоту станції “Вега" поблизу комети Галлея. Використовувалась фізична модель атмосфери комети і фізична модель взаємодії пилових частинок з поверхнею станції, розроблені в Інституті космічних досліджень АН СРСР.

Зіткнення високошвидкісних (У-80км/с) готових частинок з поверхнею КА викликає її випаровування. Випарувані частинки вилітають назустріч удару з швидкостями, що відповідають функції розподілу:

. 2 ( т-г\г\

М } л \2kTJ Р 2кТе

(12)

де Je - масовий розхід продуктів випаровування; Те - температура, при якій проходить випаровування матеріалу покриття; 7ТІе - маса частинок продуктів випаровування; - питома теплота

випаровування. .

Концентрацію випаруваних поверхнею частинок в довільній точці навколо КА виражено у вигляді інтегралу по поверхні тіла, від функції (12), яка перед цим про інтегрована по модулю швидкості V. Чисельне інтегрування з врахуванням ефектів затінення дозволяє одержати розв'язок задачі. На мал. б наведені лінії рівних густин газових частинок і продуктів зруйнування протипильового екрану навколо космічної станції "Вега" під час прольоту коми.

Розрахунки зворотних потоків та алгоритми їх реалізації представлені в розділі 4.3. Задача вирішена в рамках теорії перших молекулярних зіткнеш». Самі зворотні потоки формуються у результаті зіткнень частинок газовідділення з молекулами набігаючого потоку . Кількість частинок dNJ, які повертаються на елемент тіла після

зіткнення з набігаючими в деякому об'ємі ІІТ фізичного простору можна представити у вигляді:

г 8 4 2 .0

Мал. 5. Розподіл густини газових частинок навколо КА “Вега" під впливом гіперзвукового сильио розрідженого газопилового набігаючого потоку.

Мал. в. Рооподиі зворотних потоків частинок, газовідділення по поверхні сфери при різних співвідношеннях мас та швидкостей частинок, що зігкнюіоться. Суцільна лінія відповідає випадку нерухомих частинок шзошдділення

в

де =* /?2 = /%(№2 * концентрації набігаючого потоку та час-

тинок газовідділення в А ; а, =(7,-^1 - відносна швидкість

зіткнення. • '

Диференційний перетин розсіювання для молекул-пружних сфер в системі координат, що зв'язана з тілом має вигляд:

л

dcr = W(y)da> = — 4тг

, _ 1+/? cos2r - ,

±2tkcoa/ + -------------—ÿ\d(ù. (14)

т^щ + |,і-і '

Тут ij. =--------------\§с\' |<?21|> “ noBinil'i перетин розсіювання;

ЩЩ .

Y - кут між вектором швидкості частинки після зіткнення , яка рухається до тіла та вектором швидкості центру мас 8г Знаки *+” та відповідають двом можливим напрямкам вектора g2i ПР1 одному і тому ж куті у. Сумарні зворотні потоми продуїстів газовідділення на відповідні ділянки поверхні тіла визначаються шляхом ігтегрування виразу (13) по просторая ирзидкостеіі C/j та C/j, поверхні S і об'єму X пристаючого до тіла. На мал. 6 наведено результати розрахунків кутового розподілу зворотну потопів на, сферу з рівномірним газовиділенням за допомогою моделі "перших молекулярних зіткнень” для умов ііл.іртеплового обтікання. Концентрація та масова швидкість частинок газовідділення визначалась за формулами, які отримано у результаті аналітичного розв’язку даної задачі. Зворотні потоки

віднесені до g" та комплексу С0 =

ґтЛ (Т) S 'СГ,

п °а и 12

Тг) Кпа СГ„

Результати розрахунків зворотних потоків з застосуванням "перших молекулярних зіткнень" добре узгоджуються з результатами інших авторів. ' •

В додатку вирішується задача визначення впливу нерівномірності газовідділеїшя з поверхні КА на параметри його руху.

III. ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Створена розрахункова модель формування власної зовнішньо!

атмосфери навколо КА, що рухається в багатокомпонентному потоці верхньої атмосфери Землі. Розроблене методологічне, алгоритмічне і програмне забезпечення для моделювання процесів масопереносу навколо КА складно! форми. .

2. Побудовані алгоритми розв’язання тривимірних задач по роз-

рахунку вільномолекулярних полів течій навколо тіл складної форми з врахуванням ефектів інтерференції, обертання та взаємного затінення елементів конструкції, що поєднують основні переваги методу Монте-Карло і регулярних методів. Запропонований спосіб зниження дисперсії, який базується на виділенні у якості головної частини процедури чисельного інтегрування ОСНОВНИХ моментів функції розподілу біля тіла з врахуванням взаємного затінення окремих елементів конструкції. .

За допомогою чисельних експериментів показано, що ця методика має ряд переваг: . .

- при одйому і тому ж об'ємі вибірки похибки визначення концентрації на поверхні тіла менші від тих, що отримані із застосуванням статистичних методів на порядок;

-об'єм необхідної пам'яті ЕОМ ~0(К), тоді як регулярні методи вимагають *0(ї^);

- затрати часу на отримання результатів з заданою похибкою розрахунків значно менші ніж при застосуванні регулярних методів для розв’язку рівнення Фредгольма.

Розроблений алгоритм та створене прграмне забезпечення щодо застосування методу інтегральних кутових коефіцієнтів випромінювання (ПСКВ) для врахування ефектів інтерференції при обтіканні тіл складної форми вільномолекулярним потоком розрідженого газу.

. Розвинуті ріані підходи (чисельного інтегрування та імітаційного статистичного моделювання) до розрахунків ПСКВ елементів складних геометричних систем. Досліджені джерела похибок обчислення ІККВ, та виконана їх оцінка -

8. Розроблений алгоритм та виконані дослідження аворотних потоків частинок газовідділення зовнішніх покриттів КА, розсіяних на багатокомпонентному набігаючому потоці верхньої атмосфери Землі. ІІо-

казано, що теорія "перших молекулярних зіткнень" дає правильні результати, які погоджуються з результатами розрахунків, що отримані більш складними методами. При цьому необхідно коректно розрахувати ГДП вільномолекулярної течії, а диференційний перетин розсіяння записати у формі, яка враховує різницю у швидкостях та масах частинок-партнерів по зіткненням. - ‘ .

4. Приведена оцінка впливу нерівномірності газовідділення з поверхні КА на параметрі його руху при коректних розрахунках сил негравітаційного походження.

5. Створене програмне забезпечення для дослідження процесів

масопереносу навколо космічних апаратів різного призначення, яке доз-20ляе виконувати’ як оціночні (швидкі) так і точні розрахунки необхідних параметрів * '

6. Проведені дослідження параметрів ВЗА КА “Вега”, які були використані для забезпечення надійного функціонування комплекса наукової апаратурі у міжнародному проекті “Венера-Галлей".

«•

Основі» результати виконаних досліджень знайшли відображення в наступних публікаціях:

1. Басс В.П, Брагинский В.И. Расчет газодинамических параметров в окрестности тел, обтекаемых свободноыолекуляршм потоком // Изз. АН СССР. Механ. жидкости и газа. 1982. N 4.- С.177-1§0. '

2. Васс В.П., Брагинский В.И. Расчет параметров разреженного

газа, возмущенного симметрично вращающимся в нем телом // Аэродинамика и нестационарный тепломассообмен,- Киев: Наук.дуыка, 1083,- С.БЗ-62. • .

3. Бразинский В.И. Расчет параметров собственной атмосферы в окрестности летательных аппаратов сложной формы// Прикл. вопр.-аэродинамики летательных аппаратов.-Киев: Наук думка, 1984.-С.50-54.

4. Абрамовская М.Г., Басс В.П., Бразинский В.И. Влияние состава атмосферы на аэрогазодинамические характеристики движущихся в ней космических аппаратов // Тр, \ГП Научных чтений по космонавтике (Вопр. проектирования летательных аппаратов).- М., 1984.- С.51-57.

Автором використана основа алгоритму врахування молекулярного складу атмосфері, створеного М.Г. Абрамовською для розрахунків силових та моментних характеристик КА, ііри створенні алгоритму

чисельного моделювання газодинамічних параметрів в полі течії навколо апарату.

б. Басс В.П., Бразинский В.И. Влияние параметров собственной атмосферы на функционирование летательных аппаратов// Наблюде-

. 6. Басс В.П, Бразинский В.И., Карягин В.П., Ковтуненко В.М. и др.

Расчет газовой обстановки около космической станции "Вега” во время пролета комы// Тр VIII Всесоюз. конф. по динамике разреженных газов (Аэродинамика, тепло- и массообмен в разреженном газе). -М., 1887,- C.S-7.

' Методичне, програмне забезпечення та чисельні дослідження виконані автором , а інтерпретація результатів та їх використання при аналізі приладових сигналів зі станції "Вега" виконані співробітниками НВО ім. Лавочкін* -

7. Басс B.EL, Бразинский В.И. Анализ методов расчета свободномолекулярных полей течений //Прикладные вопросы аэрогазо динамики,- Киев: Наук.думка, 1987.- С.10-16.

8. Басс B.EL, Бразинский В.И. Численные алгоритмы для расчета процессов цассоиереноса в сильно разреженном газе // Журі. выч. матем. и матем. физики - 1988- TÜ8, N 7.- С. 1078-1093.

0. Постановка и реализация натурных экспериментов по исследованию процессов массопереноса в окрестности ИСЗ серій "Космос" /Басс B.ÍL, -Бразинский В.И., Пилипенко А.ІІ и др.// Методы исследования гиперзвуковых летательных аппаратов (Сб. докл. ежегодной научной школы-семинара ЦАГИ "Механика жидкости и газа" 25.02.-01.08.1992 г.).-М: Изд-во ЦАГИ, 1994, ч. 5.- С. 8.1-8.17.

Авторові належить методичне та програмне забезпечення для обробки експериментальних та натурних даних, одержаних за допомогою приладів, створених АЛХПилипенком та Л.Л.Солодовником.

В роботах написаних в співавторстві з науковим керівником В.ПБассом формулювання науково-технічних проблем, критерії вибору фізико-математичних . моделей та аналіз одержаних результатів виконані спільно. Розрахункові методи та математичні моделі, алгоритмічне і програмне забезпечення, чисельні дослідження процесів масопереносу виконані автором.

ния искусственішх небесных тел. - М., 1984, N 81.- С.87-99.

АННОТАЦИЯ

Бразинский В.И. Численное моделирование процессов массопере-носа з окрестности тел, движущихся в верхних слоях атмосферы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-матема-ткческия наук по специальности 01.02.05 - механика жидкостей, газа и плазмы, Днепропетровский государственный ушгеерситет, Днепропетровск, 1996.

Диссертационная работа посвящена разработке методик, алгоритмов и программных средств для моделирования процессов ыассо-перекоса э окрестности космичесзшх аппаратов раатгчной формы. Представлено методолопгческое и програтшое обеспечение для решения трехмерных задач по расчету течений сильно разреженного газа в окрестности тел сложной формы с тозозь!делшощ5ит поверхнос-т:ши. Пртпзедены результаты исследований особенностей фории рова-19Ш газовой компоненты собственной внешней атмосферы под влиянием различных начальных условий э набегающем потопе л на поверхности аппарата. '

' ABSTRACT

Bmzinsky V.I Numerical simulation of the mass transfer near the bodies, moving in the upper atmosphere. Dissertation, presented for obtaining the degree q! the candidate of science (Physics and Mathematics) on a speciality 01.02.05 - Fluid, Gas and Plasma Mechanics, Dnepropetrovsk State University, Dnepropetrovsk, 1996. .

The dissertation is devoted to development of techniques, algorithms and software for the simulation of the mass transfer in the vicinity of space crafts of the various configurations. Methodology and software for the solution of 3D problems on -analysis of strongly rarefied gas flows in the vicinity of the complex configuration bodies with outgassing surfaces is submitted. Results of research of the gas component of own external atmosphere formation under influence of the, various entry conditions in an ambient flow and on a surface of a vehicle are indicated. .

КЛЮЧОВ1 СЛОВА: чисельне моделювштя, розргджешш газ, ::остчний апарат, пласна зохшшшя атмосфера.

ІІідгі. до друку S0.07.Ö6. Формат 60x84 1/16. Папір ішс. №1 Умови, друк. арк. 0.95. Обл. вид арк. 1.0. Тир. 100.

Зам. 1685.

Друкарня Дніпропетровського державного університету. Дніпропетровськ, вул. Козакова, 46.