ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на разработку и уточнение подходов к решению фундаментальной задачи общей механики, связанной с моделированием динамики твёрдых тел и их систем при наличии сил сопротивления различной природы(гидро- и аэродинамика, трение и т.п.)
The project is aimed at development and refinement of approaches to solving the fundamental problem of the general mechanics related with modeling of dynamics of rigid bodies and systems thereof in presence of resistance forces of different nature (hydro- and aerodynamics, friction, etc.)
1. Оценка возможностей использования ветроэнергетических установок, в которых для выработки энергии вместо авторотации используются автоколебания рабочих элементов. При этом будут получены условия существования и устойчивости автоколебательных режимов и описана их эволюция в зависимости от конструктивных параметров системы. 2. Фундаментальные основы методики сравнительного анализа эффективности малогабаритных ветроэнергетических установок на базе данных, полученных в ходе целенаправленных экспериментов. 3. Описание свойств движения оперенных тел, связанных с наличием оперения и вязкого наполнения, включая обеспечение существования устойчивых винтовых движений.
В рамках предложенной ранее оригинальной феноменологической модели нестационарного взаимодействия между аэродинамическим маятником (флюгером) и воздушным потоком («присоединенный осциллятор») получены условия асимптотической устойчивости положения равновесия «по потоку» в зависимости от конструктивной жесткости и демпфирования. В частности, показано, что для маятника с малой длиной державки при наличии демпфирования существует диапазон значений момента инерции, в котором имеет место неустойчивость (если скорость набегающего потока достаточно велика). Получены условия устойчивости и ветвления стационарных вращений тела на струне, имеющего полость с вязким наполнителем. Сформирована конструктивная модель ветроэнергетической установки, учитывающая взаимодействие вращающегося тела (турбины) как с потоком среды (ветра), так и с электромагнитным полем статора. На ее базе впервые дано качественное и количественное объяснение наблюдавшемуся в экспериментах явлению гистерезиса выходной мощности генератора в зависимости от смены направления изменения нагрузочного сопротивления. В задаче о скольжении тела цилиндрической формы по шероховатой поверхности показано, что условие опрокидывания не зависит от угловой скорости верчения, если мгновенный центр вращения опорной площадки находится вне этой площадки. В задаче о движении оперенного тела в среде впервые проведено сопоставление условий устойчивости правильного вращения для свободно двигающегося тела и тела, закрепленного в аэродинамической трубе.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 20 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Динамика систем твёрдых тел при наличии сил сопротивления различной природы |
Результаты этапа: Проведен параметрический анализ ВЭУ, оснащенной дифференциальной планетарной передачей (ДПП). Построен закон управления (управляющий момент, приложенный к внешнему кольцу ДПП, линейно зависит от быстроходности турбины), стабилизирующий те стационарные режимы ВЭУ, которые были неустойчивыми при постоянном управляющем моменте. Исследованы бифуркации фазового портрета при изменении коэффициента обратной связи в законе управления. Получены достаточные условия на коэффициент обратной связи, при которых область притяжения стабилизированного режима совпадает со всем фазовым пространством. Показано, что при некоторых условиях на параметры на фазовой плоскости существует устойчивый предельный цикл. Исследована динамика твердого тела, находящегося на движущейся шероховатой плоскости. | ||
2 | 11 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Динамика систем твёрдых тел при наличии сил сопротивления различной природы |
Результаты этапа: В задаче о двухзвенном аэродинамическом маятнике проведено исследование нерегулярных колебаний, реализующихся в определенном диапазоне значений конструктивных параметров. Показано наличие детерминированного хаоса. Для случая упруго закрепленного аэродинамического маятника исследованы области устойчивости положения равновесия по потоку в зависимости от жесткости креплений и других параметров системы. Проведено численное исследование возникающих в системе циклов, проанализирована их эволюция при изменении параметров. Для некоторых классов маятниковых систем, взаимодействующих с потоком среды и описываемых гладкими функциями, проведен качественный анализ, в результате чего пространство рассматриваемых систем разбито на области с различным поведением траекторий на фазовом цилиндре. В задаче об однозвенном аэродинамическом маятнике проведен систематический анализ, обнаружены ранее не отмеченные периодические режимы, которым отвечают циклы в математической модели. В задаче о спуске тяжелого оперенного тела исследована область устойчивости вертикального спуска. Показано, что при переходе через одну часть ее границы возникает режим перманентного вращения вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии (причем тело спускается вертикально), а через другую часть границы – режим прецессии, ось которой лежит также в плоскости, перпендикулярной оси симметрии. В случае, когда центр масс тела смещен вдоль его оси симметрии, при потере устойчивости возникает режим прецессии вокруг оси симметрии. Показано, что за счет смещения центра масс можно расширить интервал значений установочного угла лопасти, на котором режим авторотации устойчив, а также обеспечить устойчивость этого режима для любого значения установочного угла лопасти из интервала его изменения. Установлено, что при граничном положении лопастей (0 и 90 градусов) возникает семейство неизолированных притягивающих установившихся режимов планирования. В задаче о движении тела на шероховатой подвижной плоскости проведено численное моделирование динамики тела при различных законах движения опорной плоскости. В частности, в случае гармонических колебаний опорной плоскости исследована зависимость поведения тела от амплитуды и частоты в случае «большого» коэффициента трения. Показано, что колебания, отличающиеся только фазой, могут оказывать существенно различное влияние на движение тела, начинающееся из состояния относительного покоя (так, при некоторых значениях фазы тело совершает ограниченные колебания, а при других – опрокидывается). Построена методика оценки поперечного ударного импульса при высокоскоростном входе тела с конусной головкой в воду. Методика сочетает эксперимент и основные соотношения классической теории удара. | ||
3 | 9 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Динамика систем твёрдых тел при наличии сил сопротивления различной природы |
Результаты этапа: 1. показано, что центр гидродинамического удара при косом высокоскоростном входе в воду цилиндра с плоским торцем расположен ниже центра торца примерно на четверть его радиуса. 2. Показано, что для тела с конечной массой области устойчивости режимов авторотации, возникающих в задаче о движении тела под действием силы тяги, включают в себя область устойчивости задачи о вращения тела в аэродинамической трубе 3. Проведены систематические эксперименты с упруго закрепленным двухзвенным аэродинамическим маятником в трубе А6 НИИ механики МГУ. Выявлено дестабилизирующее влияние, оказываемое жесткостью пружины крепления в первом звене. 4. В задаче о движении тела, находящегося на шероховатой плоскости, совершающей возвратно-поступательное движение, найдена зависимость состояния движения тела после удара от коэффициента трения, удлинения и радиуса инерции тела. 5. Показано, что зависимость средней скорости корпуса лодки от величины момента двигателя на таких режимах движения близка к функции квадратного корня с некоторым множителем, зависящим от параметров модели |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".