Открывайте готовые расчёты в браузере за 2 с (до 300 тыс. DOF) или запускайте тяжёлые задачи до 1,5 млн+ степеней свободы офлайн на Windows и macOS.
Внешняя аэродинамика решётчатого титанового крыла-руля возвращаемой первой ступени ракеты-носителя (CFD)
Трёхмерная внешняя аэродинамика (RANS k-ω SST, воздух U_∞ = 65 м/с, угол атаки α = 12°) пространственного решётчатого аэродинамического руля-стабилизатора (матрица 3×3 ячеек с корневым узлом привода) возвращаемой первой ступени ракеты-носителя: разгон струй внутри сотовых каналов до 140,2 м/с и многоструйный вихревой след.
Возвращаемые первые ступени ракет-носителей и спускаемые аппараты используют решётчатые аэродинамические рули (Grid Fins) — пространственные сотовые конструкции из пересекающихся тонких планов малой хорды. Они сохраняют эффективность управления на больших углах атаки без классического срыва потока и создают малый шарнирный момент на валу рулевого привода, одновременно обеспечивая аэродинамическое торможение ступени при спуске в плотных слоях атмосферы. В данной 3D CFD-модели решётчатый руль габаритом 230 × 230 мм с матрицей 3×3 открытых ячеек 62 × 62 мм (хорда 55 мм, толщина силовой рамы 12 мм, толщина внутренних перемычек 10 мм) и корневым обтекателем узла навески установлен под углом атаки α = 12° в аэродинамической трубе 680 × 440 × 440 мм при скорости набегающего потока воздуха U_∞ = 65,0 м/с. Расчёт в нативном решателе SU2_CFD (k-ω SST, сходимость за 124 итерации) воспроизводит скос и разгон струй внутри наклонных ячеек до |U|_max = 140,20 м/с (2,16× U_∞), пик давления торможения на кромках перемычек (+11 847,7 Па), зоны разрежения (−4 309,7 Па), управляющую подъёмную силу F_L = 19,23 Н (C_L = 0,2582), силу аэродинамического торможения F_D = 169,50 Н (C_D = 2,2753) и плотную решётку сбегающих вихревых жгутов в кормовом следе (Q_max = 5,53×10⁶ с⁻²).
1. Геометрия и конечные элементы
- •Единый B-Rep объём расчётной области жидкости (D_fluid = Аэротруба − Решётчатый руль, 56 топологических граней, V = 130,49×10⁶ мм³): длина по потоку 680 мм (X ∈ [−220, 460] мм), ширина 440 мм (Y ∈ [−220, 220] мм), высота 440 мм (Z ∈ [−220, 220] мм).
- •Пространственный решётчатый руль 3×3 (силовая рама 230 × 230 × 55 мм, две вертикальные и две горизонтальные перемычки, образующие 9 сквозных каналов 62 × 62 мм) с корневым узлом привода, повёрнутый на угол атаки α = +12° вокруг оси Y.
- •Неструктурированная 3D тетраэдральная сетка Netgen: 21 661 тетраэдр и 5 074 узла (погрешность объёма 0,00%).
- •Рабочая среда: воздух (ρ = 1,204 кг/м³, μ = 1,825×10⁻⁵ Па·с), модель турбулентности Menter k-ω SST.
2. Граничные условия и нагрузки
- •Входное сечение аэродинамической трубы при X = −220 мм (surface number 1): равномерная скорость воздуха U_in = 65,0 м/с вдоль +X ([1, 0, 0]).
- •Выходное сечение трубы при X = +460 мм (surface number 6): статическое давление p_out = 0 Па.
- •Четыре боковые стенки аэротрубы при Y = ±220 мм и Z = ±220 мм (грани 2, 3, 4, 5): условие симметрии / скольжения (symmetry).
- •Все 50 внутренних омываемых граней рамы, сотовых перемычек и корневого узла руля (грани 7–56): вязкая стенка с прилипанием и мониторингом аэродинамических сил (monitor=on).
3. Результаты расчёта и верификация
- ✓Поджатие потока в 9 наклонных сотовых каналах при угле атаки 12° разгоняет струи воздуха с 65,0 м/с до |U|_max = 140,20 м/с (2,16× скорости набегающего потока).
- ✓Интегральные аэродинамические нагрузки на решётчатый руль: управляющая нормальная сила F_L = 19,233 Н (C_L = 0,2582) и сила продольного аэродинамического торможения F_D = 169,499 Н (C_D = 2,2753).
- ✓За пересечениями внутренних планов формируется матрица интенсивных вихревых жгутов с завихренностью |ω|_max = 4 454,4 с⁻¹ и Q_max = 5,53×10⁶ с⁻²; дисбаланс расхода между входом и выходом трубы составляет всего 0,06% (15,149 и 15,158 кг/с).
Разработчики ракетно-космической техники используют CFD в WebCAE для выбора густоты решётки, толщины планов, оценки нормальной управляющей силы и тормозного сопротивления решётчатых стабилизаторов.
14 дней полного доступа ко всем функциям Pro. Платёж спишется только через 2 недели, если не отменить подписку.
- ✓14 дней триала (0 $ сегодня) (отмена в 1 клик)
- ✓До 1,5 млн+ степеней свободы (прямой sparse-решатель)
- ✓Нативные приложения Windows и macOS (100% offline)
- ✓Нелинейный контакт и устойчивость (Kσ, MITC4, RBE2/RBE3)
Задать вопрос расчётчикам по вашей задаче
Опишите вашу деталь или конструкцию — ответим в течение 2 часов.
Нужна мгновенная консультация по МКЭ или этому кейсу?
Нажмите на кнопку ИИ-чата в правом нижнем углу экрана — ассистент разберёт постановку задачи, формулы сопротивления материалов и команды DSL за 3 секунды.
Другие расчётные кейсы и модели
Проушинное соединение «вилка — тяга — палец» (3 тела)
Большие прогибы гибкого крыла БПЛА под следящим давлением
Кессонная панель крыла с RBE2-кронштейном, следящим давлением и упором
