Сервер с графическим процессором GigaIO SuperNODE с 32 GPU AMD Instinct MI210 по 64 ГБ (2 ТБ видеопамяти!), моделировал эти потоки воздуха Concorde 33 часа.
В моделировании показан "Конкорд" длиной 62 м, перед посадкой при скорости полета 300 км/ч и угле атаки 10° в течение 1 секунды полета. Число Рейнольдса с учетом размаха крыла составляет 146 млн.
Разрешение моделирования составляет 2976×8936×1489 = 40 млрд. ячеек, при этом размер ячейки составляет (12,4 мм)³. 67268 временных шагов были рассчитаны за 29 часов, плюс 4 часа на рендеринг кадров 5×600 4K, общее время работы составило 33 часа. На видео показаны изоповерхности, окрашенные по критерию Q, в цвета скорости-магнитуды. Один кадр поля скоростей занимает 475 ГБ, поэтому 600 кадров визуализируют в общей сложности 285 ТБ данных.
Это тест новых реализованных границ свободного скольжения, которые являются более точной моделью турбулентного пограничного слоя, чем границы отсутствия скольжения.
На том же оборудовании коммерческим CFD-программам, таким как Ansys или Star-CCM+, для такого моделирования потребовалось бы несколько лет вычислительного времени. FluidX3D делает это за выходные.
Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику. Для ЛЛ: Дешевая замена аэродинамическим испытаниям - шерстяная ниточка, наклеенная на поверхность, показывает срыв потока, а значит – плохую работу аэродинамики машины, паруса или планера.
Пользуясь случаем -зову в путешествие на яхте на 2 недели НГ 2024. Объявление в конце.
Начну издалека, 20 век -был веком невероятного прогресса -самолеты, ракеты, машины -все развивалось с невероятной скоростью. Скорость! Скорость была одним из важнейших параметров всего века. Самая быстрая машина, самый быстрый поезд, самый быстрый самолет! Выскочивший на вершину чемпион мог потерять титул за месяц, а победивший его проиграть следующему уже через 2 недели. И вместе с гонкой моторов, появилась гонка с сопротивлением воздуха. Кто-то увеличивал мощность на 30% и готовился выиграть, а кто-то снижал лобовое сопротивление на 10% и выигрывал!
Первые попытки в аэродинамику, 1930е
В обиход плотно вошла такая наука как аэродинамика. Струйки, ламинарное обтекание, разрыв потока и прочее прочее... Яйцеголовые ученые обдували макеты машин, самолетов и ракет в специальных камерах, подмешивая дым в поток и смотрели, где происходят завихрения. Это отнимало массу усилий и времени, столь ценного в гонке скоростей.
«Colt, давай уже про ниточку рассказывай» - скажет мне нетерпеливый читатель.
Да- да сейчас, давайте только немного отвлечемся и погрузимся в 1960е. Генри Форд Младший тогда задумал купить Феррари. Да, тогда это была бедная итальянская компания и Энцо Феррари был готов продать ее за солидные деньги. Потратив массу сил и времени на согласование сделки, мистер Форд в компании 20 юристов прилетел в Италию для финального подписания контракта.
Сумасбродный Энцо на подписании… встал, отказался от сделки и ушел обедать. Сказать, что мистеру Форду нанесли оскорбление -не сказать ничего. Он вернулся в Америку в состоянии ледяного бешенства, собрал инженеров и распорядился не жалеть денег и усилий, но сделать гоночную машину, которая обгонит Феррари на престижнейшей тогда гонке Ле-Манн. Времени было меньше года…
Так родилась легенда - Ford GT40! Очень рекомендую почитать про эту историю или глянуть фильм (или потом расскажу постом).
Первая сделанная машина была хороша, мощнее и быстрее Феррари, но имела проблемы… с тормозами, двигателем, подвеской = со всем. Но самое ужасное -время от времени случался неконтролируемый срыв машины с трассы. И гонку, на которую мистер Форд так много ставил – машина проиграла, все 3 участвовавших машины выбыли из гонки. Весь пьедестал триумфально заняли Феррари.
Трепещущие инженеры, обсуждавшие выкинут ли их с высокооплачиваемой работы охранники или им дадут уйти самим, получили от мистера форда визитки с лаконичной надписью «лучше бы вам выиграть» и еще год на доработку проекта. Что делать с мотором, подвеской и тормозами было понятно, но срыв машины с трассы? Ясно что виновата проклятая аэродинамика! Но как это проверить? Яйцеголовые умники, оторванные от реальности, мямлили что-то из серии «нам нужно 149 полноразмерных макетов и 14 лет времени» и тогда команда обратилась к Кэрроллу Шелби и его компании Кобра.
Кэролл и машинки которые он "заряжал"
Шелби взял контакт от Форда от бедности, его тюнинг компания влачила жалкое существование и у него не было аэродинамической камеры. Но он был талантливым инженером и вместо этого обклеил машину шерстяными нитками из обычного клубка и разгонял ее до максимальной скорости по трассе рядом его гаражом.
Осознали идею? Да, шерстяные нитки прилегали к корпусу машины там, где обтекание было нормальным и вставали «дыбом» там, где происходило разряжение! Осталось только смотреть на машину в бинокль и искать проблемные места! В задницу самовлюбленных умников в белых халатах!
Поняли к чему я вел? Да, обычная шерстяная ниточка изобрелась где-то в 20 веке как альтернатива сложным, дорогим и долгим испытаниям в аэродинамической трубе!
В 1970х известный американский яхтсмен Лоуэлл Норт сообразил, что шерстяную ниточку можно закрепить на парус яхты, идущей носом к ветру. Ведь парус яхты, идущей носом к ветру, работает как крыло! Ветер обтекает парус с 2 сторон, с одной стороны по длинному пути, с другой по короткому. В зоне длинного пути -поток растягивается и создается разряжение. Парус начинает затягивать в эту зону. несколько картинок для иллюстрации процесса
Обтекание крыла ветром с носовой части
Раскладка силы действующей на парус яхты. Развороту яхты вправо препятствует киль -подводная пластина закрепленная на днище яхты
Соответственно, чтобы парус работал на 100% надо чтобы на нем не было срыва потока, шерстяные ниточки наклеенные с 2 сторон - нам в этом помогут. Если ниточка с одной стороны паруса «встала дыбом» или затрепетала, значит произошел срыв и этой стороне не хватает ветра -надо немножко довернуть!
Ниточки из шерсти - зеленые с правой стороны паруса, красные с левой. Сейчас они все лежат вдоль паруса, поток ровный -все хорошо.
Показан срыв потока на разных сторонах паруса
«Colt, ты же писал про историю косого паруса, его изобрели в 9 веке, неужели никто не догадался раньше?» -спросят меня. Вы не поверите- чтоб догадаться нужна была аэродинамика и понимание понятия «отрыв потока», а все это изобрели только в 20 веке.
Вот так яхтсмены получили этот примитивный, но удобный инструмент только в 1970х. Американцы назвали ниточку tell-tales (рассказчик сказок), а у нас ее зовут «колдунчик». И нет инструмента удобнее и дешевле при хождении носом к ветру на яхтах. Время от времени пытаются изобрести «электронные колдунчики», но какой в них смысл если они стоят в 10 раз дороже куска скотча и шерстяной нити?
«Ну а планеристы?»-спросите вы. А планеристы клеят колдунчик на обтекатель кабины и шерстяная ниточка показывает им направление обтекания потока (ниже на видео хорошо видно ниточку на обтекателе)
Если ниточка отклоняется набок, значит планер летит относительно потока со скольжением («немного боком») и площадь крыла используется неэффективно! А значит из планера можно выжать еще немного и парить несколько минут дольше!
Вот такой простой и эффективный инструмент для работы с обтеканием поверхности - шерстяная нить))
Ну а если вам приспичило поставить спойлер на машину (зачем?), теперь вы знаете как проверить его эффективность)
That's all, folks! Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта"
Поход по Турции на НГ 2024.
Есть 2 места в команде желающих пойти в яхтенное путешествие-поход по Турции - от Мармариса до Каша на этот Новый Год. Мы арендуем яхту и делим стоимость на всех.
Желающие присоединиться - велком!
Объявление и описание маршрута закреплено на канале @ProstoYachta.
Даты 23.12.2023-06.01.2024 (присоединиться можно на любом этапе) Яхта - Oceanis 43. Размещение -1 двухместная каюта (2 места)
Знаний и особых навыков не требуется. Идем на 2 недели, пол-дня плывем, пристаем и полдня гуляем, смотрим древние города, бродим по Ликийской тропе, осматриваем старинные прибрежные городки и крепости, пару раз заночуем в диких местах - посмотрим на звезды, остальные ночевки на обитаемых пирсах в городках. Новый год встретим в турецком Каше. Турция зимой невероятно красива и пустынна, любители видов не пожалеют. Будет холодно, но очень, очень красиво!
Погода-как ранняя осень у нас -днем в футболке, утром/вечером в свитере, иногда дождь. Яхта отапливается) Будет возможность поставить паруса, научиться управлять яхтой и прочувствовать как именно ходили под парусами предки. работу колдунчиков тоже увидим
Если не можете пойти со мной, но хотите пойти в путешествие на яхте, то я собираю предложения других капитанов на канале Love Yacht Russia
Большой пассажирский лайнер летит по тем же физическим законам, что и бумажный самолетик. Например, если великан запустит 400 тонный Boeing-747 с высоты 10км, то он пролетит 170 км.
Самолет будет опускать нос и разгоняться, затем задирать нос и гасить скорость. Этот цикл будет повторяться до земли.
В фильмах мы видим, как после отказа двигателя самолет резко входит в пике и летит носом в землю-это выдумки.
Да, бывает, что самолет падает вертикально, но это вызвано не отказом двигателя, а ошибками пилотирования или проблемами с органами управления.
Отказ одного двигателя
С одним отказавшим двигателем самолет может взлететь, набрать высоту, выполнить горизонтальный полет, зайти на посадку и даже уйти на второй круг.
Если отказ произошел на эшелоне, то придется снизиться до высоты 5-8км, так как на одном движке самолет не может выдерживать большие высоты.
На эшелоне или на снижении отказ двигателя можно даже не заметить, пока не сработает сигнализация.
Сколь самолет пролетит без двигателей
На дальность планирования самолета влияют:
Высота полета
Направление и скорость ветра
Аэродинамическое качество ВС
Масса самолета
Начальная скорость
Параметры наружного воздуха
Аэродинамическое качество самолета-это отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению.
На практике-это то расстояние в км, которое пролетит ВС с высоты 1км.
Вот значения аэдинамического качества для некоторых самолетов:
Ту-154 16
Boeing-747 17
Ту-160 20
A-320 17
Ан-2 10
Планер 50
Буран 5.6
Чем выше качество, тем дальше самолет может планировать.
Планирует ли самолет в повседневных полетах
Пилот знает сколько пролетит самолет на малом газе на 1км или 1000 футов высоты. Эти данные есть в руководстве по эксплуатации.
На снижении пилот рассчитывает высоту и расстояние до аэродрома, чтобы буквально спланировать с эшелона до посадочной прямой.
Полет по глиссаде уже продолжается с тягой двигателей.
Заходишь в Новосибирске на А320. Смотришь, так, высота 33000 футов, расстояние 150 миль. Значит надо начать снижение через 5-6 минут, за 120 миль. Чтобы спланировать на малом газе, погасить скорость, выпустить колеса, закрылки... А тут ветерок попутный подул, значит надо воздушными тормозами помочь.
Но, как правило, диспетчер рушит все твои планы по виртуозному планированию и подвесит на эшелоне или вообще в зону ожидания отправит...
Некоторые коллеги сразу психуют, ругаются. Но я стараюсь спокойно к этому относиться. Особенно когда оплата идет за лётное время
Спасибо за внимание друзья! С вами был летчик Миша, лидер рок-группы SAHALIN. Кому интересно познакомиться лично и послушать мою музыку, переходите в группу вк, там есть информация о предстоящих концертах. Подписывайтесь, впереди много интересного!
Вторая значительная модернизация кузова «Ред Булл» в этом сезоне появилась на Хунгароринге и была основана на новой форме воздухозаборника радиатора, повлияв на аэродинамику всей верхней части кузова.
Обновление, как сообщается, стоило около двух десятых секунды с круга при моделировании, но впервые с Баку «Ред Булл» не занял поул, хотя это всего лишь три тысячных…
Новый воздухозаборник стал ниже и шире, так же, как и предыдущий, который был уже ниже и шире, чем первоначальный. Соответственно шире стало и пространство вокруг воздухозаборника. Новое соотношение размеров воздухозаборника увеличило давление воздуха, поступающего в радиатор, что позволило повысить его эффективность охлаждения и, как следствие, увеличить прижимную силу.
Путем увеличения скорости потока охлаждающего воздуха (увеличения общего объема воздуха, проходящего через радиаторы), повышается охлаждающая способность, так как тепло в радиаторах поглощается проходящим воздухом. Если размер радиатора также был увеличен в этой более широкой верхней части кузова, это дополнительно увеличит охлаждающую способность.
Хотя на протяжении многих лет команды минимизировали размеры радиаторов и ширину кузова вокруг них, нынешнее поколение автомобилей с граунд-эффектом стало свидетелем развития новой аэродинамической философии. Становится ясно, что более широкая часть кузова над боковыми понтонами, чем раньше, дает аэродинамическое преимущество.
В сравнении с первоначальным вариантом (в Мельбурне) и первым обновленным вариантом в Баку, а также с вариантом на Хунгароринге видна стабильно более плоская форма воздухозаборников радиатора. Речь идет о поиске оптимальной эффективности как охлаждения, так и аэродинамики
Дополнительное статическое давление, создаваемое поверхностью, усиливает поток воздуха через выемку и между задними колесами болида при изменении направления движения при движении по встречному потоку воздуха или в состоянии поперечного перемещения (разница между углом, под которым автомобиль направлен к дороге, и направлением движения).
Похоже, что последнее обновление позволило «Ред Булл» улучшить как охлаждение, так и аэродинамику.
Одна из причин, по которой они могли уступить пилоту «Мерседеса» Льюису Хэмилтону, несмотря на теоретический выигрыш в две десятых, может быть связана с относительными уровнями охлаждения кузова, выбранным каждой командой.
Все пять верхних охлаждающих жабр «Ред Булла» были открыты, чтобы справиться с жарой в Будапеште
Охлаждающие жабры на боковых понтонах при их открытии наносят значительный аэродинамический ущерб, так как горячий вытягиваемый воздух препятствует воздушному потоку, создающему прижимную силу. Но на относительно медленной трассе в очень жаркий день требования к охлаждению были очень высоки.
У «Ред Булл», как оказалось, были открыты все пять жабр системы охлаждения, в то время как у «Мерседеса» были открыты только две. Это помогло им в квалификации, но в гонке это означало бы более консервативную работу силовой установки.
Разумеется, Ферстаппену это не помешало одержать историческую 12-ю победу подряд с перевесом более чем в полминуты.
Ставим лайки, подписываемся, не забываем про донаты!
Пассажирские авиалайнеры, частные джеты и транспортные воздухоплавательные судна в случае необходимости развивают огромные скорости и активно маневрируют, оказываясь в экстремальных погодных условиях. При этом все эти самолёты объединяет наличие лишь одного хвостового киля, в то время как даже на картинках любой современный истребитель во множестве случаев может похвастаться двумя. Возможно, формы отдельных частей модели, в частности, хвостовой части, могут выдержать большие скорости? Отчасти это так, но наличие второго киля обусловлено и многими другими факторами.
Сверхзвуковые самолёты, в том числе спроектированные для стратегических манёвров, могут иметь всего один киль, и это не идёт в разрез с их параметрами аэродинамики. Любой киль способствует тому, чтобы самолёт не сбился с намеченного маршрута, поддерживая его курс за счёт точно выверенных данных. Когда истребитель оказывается под большим углом, особенно если это происходит во время атаки, появляются очень опасные риски для схода с заданной траектории. Хвостовой элемент судна представляет собой дополнительный каркас устойчивости под такими дикими углами, чтобы снизить вероятность потери управления.
Кили могут быть различных форм, среди них есть более выпуклые и разветвлённые на две равных половины. Каждый хвостовой элемент соответствует лётным характеристикам модели – скорости, манёвренности, размеру топливного реактора и общему весу.
Миг-31 с двухкилевым оперением
У детали, как и у термина, богатая история возникновения и развития, во много раз превышающего путь авиационной промышленности в целом. Изначально киль – это, конечно, важнейший элемент корабля. Интересно, что также это вырост в теле у позвоночных животных, поддерживающий мышцы и освобождающий в грудной клетке место для развитой мускулатуры.
Для птиц и зверей аэродинамика важна не меньше, чем для самолётов – тем более, что в некоторых отношениях рукотворные средства транспорта и боевые машины опирались на структуру организации животных. На корабле же киль – это, в некотором роде, остов судна. Он соединяет носовую и кормовую части, и обеспечивает прочность и устойчивость корабля. У животных и кораблей киль поддерживает координацию всего корпуса в пространстве. Во многом эту же функцию он выполняет и в конструкции военного самолёта.
Трёхкилевой военный самолёт
На кораблях также существует и бортовой(или боковой) киль – он предназначен для снижения уровня колебаний во время шторма или набора интенсивных скоростей. Само слово имеет латинские корни – оно очень древнее, и использовалось много столетий, прежде чем стать наименованием хвостовой части самолёта.
Чем самолёт совершеннее и сложнее в плане внутреннего устройства – тем больше килей ему требуется. В инновационных, загруженных технологическим оснащением истребителях может быть сразу три киля. Изощрённые финты высоко над уровнем земли требуют сосредоточенной координации, за которую и ратуют хвостовые элементы.
Киль призван сохранять управляемость даже под самым немыслимым углом полёта, под которым никогда не оказывается пассажирский или грузовой самолёт. Даже невольно попадая в эпицентр циклона, крайне маловероятно, что воздушное судно способно развернуться под подобным углом.
Истребитель Мираж с одним килем - исключение среди других моделей
Важным фактором также остаётся скорость, которую истребитель набирает в небе. Способность пилота поддерживать самолёт в направлении заданного рейса варьируется в зависимости от набранных оборотов: чем сильнее он приближается или превышает скорость звука, тем меньше полномочий получает экипаж. В таких сложных положениях вся надежда – на килях, которые поддерживают аэродинамику самолёта.
И конечно, никакой драйв и лихость финта или воздушной петли не стоит жизни пилота. Все эти операции носят вынужденный характер, и после того как воздухоплавательный аппарат оказался под критическим углом наклона, он через некоторое время выравнивает курс благодаря двухкилевому оперению. К тому же, кили способствуют удержанию в воздухе всей конструкции даже после попадания лёгкого снаряда, что также необходимо для военного судна.
Су-27 в небе
По углу скольжения самолёта с V-образным оперением его общая симметрия должна совпадать с плоскостью, в которой он находится. При этом и киль аппарата имеет V-образную форму, что соответствует его типу проектирования. Истребители, вдобавок примечательные выдающимися наплывами крыла, нуждаются в быстрой координации на углу скольжения. Штурмовики и бомбардировщики избавлены от неимоверных перегрузов, которые свойственны для манёвров инновационных истребителей, поэтому для них не так принципиально число ответвлений в хвосте.
У всех истребителей есть риск попасть в «аэродиномическую тень» - крайне нестабильное положение, где все системы достигают максимального риска. Управление возвращает к норме наличие двух килей, подконтрольных рулям направлений, которые взвешивают траекторию полёта и выделяют необходимый момент во время пикирования, чтобы полностью выровнять курс.
V-образное оперение самолёта
Неоспоримое достоинство двухкилевого оперения проявляется в том, что задние части судна, отклонённые в противоположные стороны, менее заметны для пронизывающего небо обзора вражеского радара. Бомбардировщики всегда преследовали совершенно другие цели, поэтому зачастую у них полностью отсутствуют кили. Классическое, и самое распространенное однокилевое оперение самолёта применяется на подавляющем числе моделей гражданских самолётов.
