Математическое моделирование и оптимальное проектирование баллистических установок

Description

Монография. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989. — 256 с. В книге рассмотрены вопросы математического моделирования и оптимального проектирования легкогазовых баллистических установок, широко используемых в физических экспериментах по метанию тел с высокими скоростями. Построены корректные газодинамические модели процесса метания тела из баллистических установок, предложен и обоснован принцип свободного метания. Разработаны эффективные разностные схемы численного интегрирования уравнений, описывающих процесс. Задачи проектирования баллистических установок в книге сформулированы как задачи конечномерной многокритериальной оптимизации процесса метания, для решения которых используются методы нелинейного программирования. Для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами газовой динамики и разработкой средств высокоскоростного метания, а также инженеров и конструкторов, специализирующихся в области применения ЭВМ в задачах проектирования.Введение. Математическое моделирование процесса работы баллистических установок. Нестационарные движения газа с вводом массы, импульса и энергии. Задача Лагранжа со свободным метанием тела. Аналитическое решение задачи о метании свободного тела газовым потоком. Движение поршня с отверстиями под действием неадиабатически расширяющегося газа. Предельная задача Лагранжа и некоторые её обобщения. Ускорение поршня в пусковой трубе с учётом противодавления. Влияние дискретного ввода энергии на ускорение модели. Применение метода выделения особенностей для решения задачи о подгоне модели в пусковой трубе. Применение метода конечных разностей к расчёту течений газа в каналах переменного сечения. Двухслойная полностью консервативная разностная схема. Полностью консервативные разностные схемы, разрешаемые явным образом. Разностная схема типа предиктор — корректор с согласованным сглаживанием по верхнему и нижнему слоям. О некоторых способах аппроксимации граничных условий в задаче Лагранжа. Выбор шага по времени и алгоритм расчёта серии областей. Численное решение некоторых задач о движении в трубе поршня и газа. Оптимальное проектирование легкогазовых баллистических установок. Постановка задачи многокритериальной оптимизации газодинамических процессов в баллистических установках. Численные методы поиска экстремума функции при наличии ограничений. Комбинированные алгоритмы оптимизации с локальной и нелокальной стратегией поиска. Оптимизация процесса метания в одноступенчатых установках. Результаты оптимального проектирования модельной двухступенчатой установки. Оптимальное проектирование двухступенчатой установки с низкой степенью сжатия по четырём критериям качества. Оптимизация профиля камеры сжатия в двухступенчатых установках. Литература. Основные обозначения.