4.1 Осесимметричная аэродинамическая сила
Данный силовой элемент используется для задания аэродинамических сил, действующих на звено с осесимметричной внешней формой, при внешнем обтекании этого звена сплошной средой. Схематический вид силового элемента представлен на Рис. 2. На звене задается базовая точка Point и вектор VectorX. Точка Point расположена на оси симметрии внешней формы звена. Вектор VectorX задает направление оси симметрии внешней формы звена. Для расчетов создаются копии этих объектов Point* и VectorX*, которые прикрепляются к звену. Продольная аэродинамическая сила Rx направлена вдоль оси симметрии внешней формы звена. Боковая аэродинамическая сила Ry действует в плоскости, образуемой осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды. Значения продольной и боковой аэродинамических сил определяются на основании характеристик среды и заданных коэффициентов аэродинамических сил. Точка приложения продольной и боковой аэродинамических сил называется центром аэродинамического давления, он находится на оси симметрии внешней формы звена. Смещение центра аэродинамического давления относительно базовой точки Point* определяется функцией Xa.
Рис. 2. Осесимметричная аэродинамическая сила
Коэффициенты аэродинамических сил задаются в виде функций, зависящих от угла атаки 
и числа 
движения. Угол атаки может изменяться в интервале от 0 до 180°. В силовом элементе используются коэффициенты аэродинамических сил в системе координат, связанной со звеном. Если в распоряжении пользователя имеются функции аэродинамических коэффициентов (например, в виде таблиц) в скоростной системе координат, то средствами EULER можно пересчитать их в связанную систему координат. Пример функций пересчета аэродинамических коэффициентов приведен ниже в описании силового элемента.
и числа движения. Угол атаки может изменяться в интервале от 0 до 180°. В силовом элементе используются коэффициенты аэродинамических сил в системе координат, связанной со звеном. Если в распоряжении пользователя имеются функции аэродинамических коэффициентов (например, в виде таблиц) в скоростной системе координат, то средствами EULER можно пересчитать их в связанную систему координат. Пример функций пересчета аэродинамических коэффициентов приведен ниже в описании силового элемента.Пользователь может задать датчики, от значений которых зависят функции аэродинамических коэффициентов в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения. Это может потребоваться, например, при моделировании выхода ракеты из контейнера. В таком случае аэродинамические коэффициенты ракеты или ее частей зависят от дистанции выхода – расстояния между носиком ракеты и срезом контейнера.
и числа движения. Это может потребоваться, например, при моделировании выхода ракеты из контейнера. В таком случае аэродинамические коэффициенты ракеты или ее частей зависят от дистанции выхода – расстояния между носиком ракеты и срезом контейнера.Синтаксис метода создания
aerodynamics1(Flow, Body, Point, VectorX, Sa, fCx, fCy, fXa, list(Sensor1, ...), pointFlow=…, work=..., color=..., visible=...)
Обязательные позиционные параметры метода
medium Flow
Среда, которая воздействует на звено.
body Body
Имя звена, на которое действует аэродинамическая сила.
point Point
Исходная базовая точка расчета аэродинамического воздействия. Копия этой точки Point* прикрепляется к звену и используется для расчета аэродинамической силы. Предполагается, что точка расположена на оси симметрии внешней формы звена.
vector VectorX
Исходный вектор оси симметрии внешней формы звена. Копия этого вектора VectorX* прикрепляется к звену и используется для расчета аэродинамической силы.
scalar Sa [length2]
Аэродинамическая площадь, относительно которой определены коэффициенты аэродинамических сил.
function fCx [-]<[angle], [-], ...>
Функция коэффициента продольной аэродинамической силы, направленной вдоль оси симметрии внешней формы звена (VectorX*). Функция зависит от угла атаки и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.
и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.function fCy [-]<[angle], [-], ...>
Функция коэффициента боковой аэродинамической силы, направленной перпендикулярно оси симметрии внешней формы звена (перпендикулярно вектору VectorX*). Функция зависит от угла атаки и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.
и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.function fXa [length]<[angle], [-], ...>
Функция смещения центра аэродинамического давления относительно базовой точки Point* в направлении вектора VectorX*. Функция зависит от угла атаки и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.
и числа движения. Она также может зависеть от значений датчиков, задаваемых пользователем.list(sensor Sensor1, ...),
Список датчиков, от значений которых зависят функции fCx, fCy и fXa в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения.
и числа движения.Необязательные именованные параметры метода
pointFlow = pointТочка определения параметров взаимодействия звена со средой. Копия этой точки pointFlow* прикрепляется к звену. По умолчанию эти параметры определяются в точке Point*.
work =..., color =..., visible =...Параметры являются общими для всех методов создания силовых элементов и описаны в пункте «Необязательные именованные параметры всех методов создания» общей части раздела «Силовой элемент (force)» главы «Основные объекты» книги «Описание объектов многокомпонентной механической системы».
Внутренние системные объекты
sensor alfa [angle]
Угол атаки – угол между осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды в точке pointFlow*, если она задана. Иначе, в точке Point*.
sensor velocity [length/time]
Скорость звена относительно среды в точке pointFlow*, если она задана. Иначе, в точке Point*.
sensor Mach [-]
Число М движения в точке pointFlow*, если она задана. Иначе, в точке Point*. Число М равно отношению скорости звена относительно среды к скорости звука в ней.
Описание
При расчете силового элемента в каждый момент времени определяется центр аэродинамического давления и следующие параметры взаимодействия звена со средой:
– скорость звена относительно среды; – угол атаки, то есть угол между осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды;
– плотность среды; – число движения, равное отношению скорости звена относительно среды к скорости звука в ней.Все параметры взаимодействия звена со средой определяются в точке pointFlow*, если она задана. Иначе, в точке Point*.
Центр аэродинамического давления определяется смещением от базовой точки Point* по направлению VectorX*
,где 
– заданная функция смещения центра аэродинамического давления; 
– значения заданных датчиков, от которых зависят функции 
, 
и в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения.
– заданная функция смещения центра аэродинамического давления; – значения заданных датчиков, от которых зависят функции , и в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения.Далее определяются значения аэродинамических коэффициентов.
Коэффициент продольной аэродинамической силы
,где 
– заданная функция коэффициента продольной аэродинамической силы.
– заданная функция коэффициента продольной аэродинамической силы.Коэффициент боковой аэродинамической силы
,где – заданная функция коэффициента боковой аэродинамической силы.
– заданная функция коэффициента боковой аэродинамической силы.Число аргументов в функциях , и не должно превышать числа заданных датчиков в списке плюс два. Первый аргумент функций соответствует углу атаки , второй – числу 
движения. Между следующими аргументами функций и списком заданных датчиков устанавливается прямое порядковое соответствие. Другими словами, 3-й аргумент функции соответствует 1-му датчику в списке, 4-й аргумент функции соответствует 2-му датчику в списке и так далее, до исчерпания аргументов функции. Если число аргументов какой-то функции меньше числа датчиков в списке плюс два, то эта функция не зависит от значений датчиков, стоящих в списке последними. Первый аргумент каждой функции должен иметь размерность угла, второй – безразмерный. Размерности остальных аргументов функций должны быть равны размерностям соответствующих датчиков.
, и не должно превышать числа заданных датчиков в списке плюс два. Первый аргумент функций соответствует углу атаки , второй – числу движения. Между следующими аргументами функций и списком заданных датчиков устанавливается прямое порядковое соответствие. Другими словами, 3-й аргумент функции соответствует 1-му датчику в списке, 4-й аргумент функции соответствует 2-му датчику в списке и так далее, до исчерпания аргументов функции. Если число аргументов какой-то функции меньше числа датчиков в списке плюс два, то эта функция не зависит от значений датчиков, стоящих в списке последними. Первый аргумент каждой функции должен иметь размерность угла, второй – безразмерный. Размерности остальных аргументов функций должны быть равны размерностям соответствующих датчиков.Значение продольной аэродинамической силы, действующей на звено Body, равно
,где 
– скоростной напор набегающего потока; 
– заданная аэродинамическая площадь, относительно которой определены коэффициенты аэродинамических сил.
– скоростной напор набегающего потока; – заданная аэродинамическая площадь, относительно которой определены коэффициенты аэродинамических сил.Направление положительного значения силы 
совпадает с направлением вектора VectorX*.
совпадает с направлением вектора VectorX*.Значение боковой аэродинамической силы, действующей на звено Body, равно
.Продольная и боковая аэродинамические силы приложены в центре аэродинамического давления.
Сила 
перпендикулярна вектору VectorX*. Она направлена в сторону, противоположную вектору скорости звена относительно среды.
перпендикулярна вектору VectorX*. Она направлена в сторону, противоположную вектору скорости звена относительно среды.Момент, действующий со стороны силового элемента в центре аэродинамического давления, равен нулю.
В силовом элементе используются коэффициенты аэродинамических сил в системе координат, связанной со звеном. Если в распоряжении пользователя имеются функции аэродинамических коэффициентов в скоростной системе координат, то они могут быть пересчитаны с помощью EULER, например, как это сделано в следующем примере.
Пример пересчета аэродинамических коэффициентов
// CxV(a, M), CyV(a, M) – функции аэродинамических коэффициентов
// в скоростной системе координат
function Cx(a [rad], M []) = CxV(#a, #M)*cos(#a)-CyV(#a, #M)*sin(#a);
function Cy(a [rad], M []) = CxV(#a, #M)*sin(#a)+CyV(#a, #M)*cos(#a);
// Cx(a, M), Cy(a, M) – функции аэродинамических коэффициентов
// в системе координат, связанной со звеном