Document 2027497
advertisement
ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА НА ДИССЕРТАЦИЮ А.Ю. ПАРФЕНОВА «ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВНУТРИКАМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СРАБАТЫВАНИИ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ», ПРЕДСТАВЛЕННУЮ НА СОИСКАНИЕ учl::ной СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 05.13.18 ­ «МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ». Диссертационная работа А.Ю. Парфенова посвящена важному - численному научному направлению моделированию нестационарных инелинейных процессов, протекающих в каморе, стволе и дульном тормозе при срабатывании аРТИJ1лерийского орудия. Данное направление исследований является, безусловно, актуальным, так как непосредственно связано с реальными практическими потребностями совершенствования энергомассовых, прочностных, эксплуатационных и других характеристик артиллерийских систем. Диссертационная работа содержит четыре главы. Первая глава диссертации посвящена анализу состояния вопроса и постановке задачи исследования. Рассматриваются возможности прикладных численного задач. частиц подхода Особое внимание мощнейшему Обсуждается уделяется В главе проблематика нестационарных и артиллерийского выстрела. решении современному вычислительного эксперимента. метода. при нелинейных современных методу методу дается постановки описание этого актуальных задач на внутренней Формулируется крупных сегодня баллистики постановка задачи численного исследования. Вторая глава математической посвящена модели описанию переходных комплексной процессов, физико­ протекающих в каморе, стволе и дульном тормозе при срабатывании аРТИJ1лерийского орудия, включающей в себя: • прогрев, воспламенение и последующее горение порохового заряда; • течение воздуха и продуктов сгорания пороха в каморе, стволе и в дульном тормозе; • движение снаряда. ; - 4@еЕ . §( 4 . @'. -'..2 S 21 / Зажигание и горение порохового заряда. нестационарного прогрева, нестационарного и Описание процесса воспламенения турбулентного и горения последующего порохового заряда базируется на модели Мержанова - Дубовицкого с учётом влияния газовой фазы на процесс горения в конденсированной фазе (уравнения теплопроводности и химической кинетики). Исходная система дифференциальных уравнений, дополненная замыкающими соотношениями, обезразмеренная и записанная в неравномерной (экспоненциальной) системе координат, интегрируется численно сеточным методом по явным инеявным конечно­ разностным схемам. Неявные схемы разрешаются способом прогонки. Скорость горения пороха определяется из уравнения химической кинетики с учётом граничных условий итерационным способом (методом секущих). Газовая динамика математического дульном артиллерийского описания тормозе процесса орудия течения используются выстрела. в каморе, Для стволе традиционные и в подходы механики сплошных сред. Для комплексного моделирования процесса срабатывания артиллерийского орудия используется двухфазная осесимметричная (цилиндрическая система координат) постановка задачи. Воздух, газообразные продукты сгорания порохового заряда ­ первая фаза. Несгоревшие части порохового заряда - вторая фаза. Первая и вторая фазы считаются гомогенно своими температурами каждая фаза и скоростями занимает рассматривается как часть - гетерогенной смесью со движения. объёма движение В такой смеси. системе Движение их взаимопроникающих и взаимодействующих сред. Для уточненного моделирования процесса срабатывания дульного тормоза используется однофазная гомогенная трёхмерная (декартова система координат) постановка задачи. В качестве базовой используется нестационарная система вихревых дифференциальных уравнений газовой динамики. Система дифференциальных дополнительных соотношений, метода Давыдова (метода уравнений, с учётом интегрируется численно с помощью крупных частиц), который позволяет проводить вычислительный эксперимент. В расчётах использовалась явная параметрическая (два параметра) полностью консервативная конечно-разностная расчётная изотропном сетка, схема Т.е. метода. вычисления вычислительных совпадающих с раСЧёТНОЙ Применяется проводились пространствах. сеткой) На границах в равномерная однородном нерегулярных расчётной и (не области используется аппарат дробных ячеек, предложенный в 1960-х годах Ю.М. Давыдовым порохового ячейки, заряда, и заряда развитый им. Приход осущес"гвляется геометрически путем расположенные продуктов сгорания с заданными 2 на с поверхности впрыска в расчетные поверхности изменяемыми горения во горения времени 1&1 ... ----------~7-------------------------------------------------------------- 11араметрами. На закрытых выполняются условия границах непротекания. области На интегрирования открытых границах используется экстраполяция параметров потока из расчётной области. Движение снаряда. артиллерийского снаряда описывается традиционным Ньютона). Поступательное 110 стволу перемещение артиллерийского орудия уравнением движения (вторым законом Изменение распределения давления во времени вокруг снаряда берётся из задачи газодинамического течения в каморе и стволе орудия. Для рассматриваемой задачи снаряд является подвижной границей параметров расчётной области. газодинамического На потока этой границе реализуются для условия непротекания, но с учетом движения. Уравнение движения снаряда интегрируется численно методом Эйлера. Третья глава посвящена разработке программного комплекса. На основании разработанной физико-математической модеJ1И внутрикамерных процессов, протекающих при артиллерийском выстреле, создан КОМП.пекс ПРИЮlадных программ CETUS дЛЯ расчёта на ЭВМ. Комплекс имеет модульную структуру и ПОЗВОJlяет одновременно (на одном шаге интегрирования по времени) проводить расчёт рассматриваемой задачи. При его составлении использовались приёмы и методы оптимизированного многопоточного программирования. В четвёртой результаты главе численного диссертационной моделирования работы переходных приводятся внутри камерных процессов при срабатывании артиллерийского орудия, а также дается высокая оценка большой эффективности работы алгоритма метода Давыдова (метода крупных частиц) при распараллеливании. Особое внимание уделяется влиянию зазора между снарядом и стволом на выходные характеристики выстрела (комплексная осесимметричная постановка задачи), а также детализации процесса срабатывания дульного тормоза (трёхмерная постановка задачи). Общая методология диссертационного исследования находится на высоком научном уровне. Рассматривается достаточно сложная постановка задачи. рассматривается как Срабатывание система артиллерийского взаимосвязанных орудия процессов. Внутрикамерные процессы (в первую очередь задачи горения пороха и газодинамического течения в каморе, стволе и дульном тормозе) описываются математическими моделями высокого уровня. Системы дифференциальных уравнений в частных производных интегрируются современными численными методами. В первую очередь это относится к газодинамической задаче. Здесь используется метод Давыдова (метод эксперимента и та крупных численная частиц) - технология, этого метода. 3 метод вычислительного которая развита вокруг / Достоверность подтверждена (анализом как результатов численного специальными устойчивости моделирования теоретическими решения, исследованиями оценкой точности и сходимости расчета на различных сетках и др.), так и хорошим соответствием экспериментальным данным. Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана переходных комплексная внутрикамерных физико-математическая процессов, модель протекающих при срабатывании артиллерийского орудия; главная особенность модели ­ трёхмерная 110становка и реализация граничных условий на сложной криволинейной образующей области интегрирования, подвижную область - поверхность снаряда; включая разработан комплекс прикладных программ для расчёта на ЭВМ рассматриваемой задачи; комплекс имеет модульную структуру - и ориентирован на применение в вычислительных системах с многопоточной обработкой информации; - получены детализирующие интересные влияние результаты зазора между численных снарядом и расчётов, стволом на газодинамику течения и работу дульного тормоза. Практическая значимость работы. Разработанный математический аппарат, созданный на его базе комплекс прикладных программ, проведенные возможность методические существенно энергомассовые, исследования повысить прочностные и надежность, эксплуатационные дают улучшить характеристики РДТТ. Замечания по работе: Не совсем понятно, почему не учтены в модели эффекты 1. силового и теплового межфазного взаимодействия при срабатывании артиллерийского орудия. Желательно детальней ОГlисать структуру разработанного комплекса прикладных программ, его 2. потенциальные возможности и применимость комплекса в вычислительных системах разной архитектуры. Указанные замечания не снижают высокого уровня диссертации в целом. В заключение материала в необходимо работе чёткий и отметить, понятный, что стиль качество изложения оформления ­ хорошее. Автореферат соответствует материалу диссертации. Резюмируя ВЫll0лнена на большинстве высоком модели можно научном являются Математические решения изложенное констатировать, уровне, новыми, в в целом адеква-гны изучаемым Сделанные выше в отзыве значимости данном проделанной работы. 4 результаты научно совокупности что с в работа СВОём обоснованными. методами численного физическим процессам. замечания не уменьшают Диссертационная работа / 1 удовлетворяет всем требованиям ВАК, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а её автор Андрей Юрьевич Парфенов заслуживает присуждения ему учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» Директор Института машиностроительной механики, г. Москва, Почетный академик и иностранный член трех государственных академий наук (Туркмении, Киргизии, Испании), заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор физ.-мат. наук, профессор, лауреат премии Российской академии наук им. акад. А.Н. Подпись Ю.М. Дав 5 .
