4.2 Осесимметричная аэродинамическая сила 2
Данный силовой элемент используется для задания аэродинамических сил, действующих на звено с осесимметричной внешней формой, при внешнем обтекании этого звена сплошной средой. При формировании силового элемента задаются базовая точка задания аэродинамических коэффициентов 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. Схематический вид силового элемента представлен на рис. 2.
Рис. 2. Осесимметричная аэродинамическая сила 2
Продольная аэродинамическая сила Rx направлена вдоль оси симметрии внешней формы звена. Нормальная (поперечная) аэродинамическая сила Ry действует в плоскости, образуемой осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды. Демпфирующий момент крена Mdx направлен вдоль оси симметрии внешней формы звена. Демпфирующий момент тангажа (рыскания) Mdzy действует в плоскости, перпендикулярной оси симметрии внешней формы звена. Значения аэродинамических сил и демпфирующих моментов определяются на основании характеристик среды, заданных коэффициентов аэродинамических сил и производных коэффициентов демпфирующих моментов. Точка приложения продольной и нормальной (поперечной) аэродинамических сил называется центром аэродинамического давления, он находится на оси симметрии внешней формы звена. Смещение центра аэродинамического давления Xa относительно базовой точки Point* определяется заданной функцией.
В силовом элементе определена точка взаимодействия звена со средой. В этой точке определяются параметры набегающего потока, визуализируются сам силовой элемент и векторы его аэродинамических сил и моментов. По умолчанию, если не задан ключевой параметр pointFlow, точка взаимодействия звена со средой совпадает с точкой Point*.
Коэффициенты аэродинамических сил и производные коэффициентов демпфирующих моментов 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 и производные коэффициентов демпфирующих моментов 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 в описании силового элемента осесимметричная аэродинамическая сила.
и числа движения. Угол атаки может изменяться в интервале от 0 до 180°. В силовом элементе используются коэффициенты аэродинамических сил и производные коэффициентов демпфирующих моментов 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 в описании силового элемента осесимметричная аэродинамическая сила.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
aerodynamics2(Flow, Body, Point, VectorX, Sa, L, fCx, fCy, fXa, fMdx, fMdzy, list(Sensor1, ...), pointFlow=…, work=..., color=..., visible=...)
Обязательные позиционные параметры метода
medium Flow
body Body
point Point
Исходная базовая точка задания аэродинамических коэффициентов. Копия этой точки Point* прикрепляется к звену и используется при расчете аэродинамических сил. Предполагается, что точка расположена на оси симметрии внешней формы звена.
vector VectorX
VectorX* прикрепляется к звену и используется при расчете аэродинамических сил.
scalar Sa [length2]
Аэродинамическая площадь, относительно которой определены коэффициенты аэродинамических сил и производные коэффициентов демпфирующих моментов.
scalar L [length]
Характерный линейный размер, относительно которого определены смещение центра аэродинамического давления и производные коэффициентов демпфирующих моментов.
function fCx [-]<[angle], [-], ...>
Функция коэффициента продольной аэродинамической силы, направленной вдоль оси симметрии внешней формы звена (VectorX*). Положительное значение коэффициента соответствует продольной силе, направленной в сторону, противоположную 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 fCy [-]<[angle], [-], ...>
Функция коэффициента нормальной (поперечной) 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 [-]<[angle], [-], ...>
Функция относительного смещения центра аэродинамического давления от 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.function fMdx [1/ angle]<[angle], [-], ...>
Функция производной коэффициента демпфирующего момента крена, направленного вдоль оси симметрии внешней формы звена (VectorX*). Функция должна быть отрицательной. Это соответствует направлению демпфирующего момента крена в сторону, противоположную проекции вектора угловой скорости звена на вектор
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 fMdzy [1/ angle]<[angle], [-], ...>
Функция производной коэффициента демпфирующего момента тангажа (рыскания), направленного перпендикулярно оси симметрии внешней формы звена (перпендикулярно вектору VectorX*). Функция должна быть отрицательной. Это соответствует направлению демпфирующего момента тангажа (рыскания) в сторону, противоположную проекции вектора угловой скорости звена на плоскость, перпендикулярную 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.list(sensor Sensor1, ...)
Список датчиков, от значений которых зависят функции fXa, fCx, fCy, fMdx и fMdzy в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения.
и числа движения.Необязательные именованные параметры метода
pointFlow = pointТочка взаимодействия звена со средой. Копия этой точки pointFlow* прикрепляется к звену. В точке pointFlow* определяются параметры набегающего потока, визуализируются сам силовой элемент и векторы его аэродинамических сил и моментов.
По умолчанию, если параметр pointFlow не задан, точка взаимодействия звена со средой совпадает с точкой Point*.
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 взаимодействия звена со средой.
sensor velocity [length/time]
sensor Mach [-]
Описание
При расчете силового элемента в каждый момент времени определяются следующие параметры взаимодействия звена со средой:
– скорость – угол атаки, то есть угол между осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды;
– плотность среды;VectorX*;
– проекция вектора угловой скорости звена относительно среды на плоскость, перпендикулярную вектору VectorX*.Все параметры взаимодействия звена со средой определяются в точке pointFlow*, если она задана. Иначе, в точке Point*. Проекции угловой скорости 
и определяются как угловые скорости звена относительно базового узла среды.
и определяются как угловые скорости звена относительно базового узла среды.Центр аэродинамического давления определяется смещением от базовой точки Point* по направлению VectorX*, которое равно
,где 
– заданная функция относительного смещения центра аэродинамического давления;
– заданная функция относительного смещения центра аэродинамического давления;
– значения заданных датчиков, от которых зависят функции , 
, 
, 
и 
в дополнение к зависимости от угла атаки и числа движения;
– характерный линейный размер.Коэффициент продольной аэродинамической силы
,где – заданная функция коэффициента продольной аэродинамической силы.
– заданная функция коэффициента продольной аэродинамической силы.Коэффициент нормальной (поперечной) аэродинамической силы
,где – заданная функция коэффициента нормальной (поперечной) аэродинамической силы.
– заданная функция коэффициента нормальной (поперечной) аэродинамической силы.Производная коэффициента демпфирующего момента крена
,где – заданная функция производной коэффициента демпфирующего момента крена.
– заданная функция производной коэффициента демпфирующего момента крена.Производная коэффициента демпфирующего момента тангажа (рыскания)
,где – заданная функция производной коэффициента демпфирующего момента тангажа (рыскания).
– заданная функция производной коэффициента демпфирующего момента тангажа (рыскания).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.Продольная и боковая аэродинамические силы приложены в центре аэродинамического давления.
Значение продольной аэродинамической силы равно
,где 
– скоростной напор набегающего потока;
– скоростной напор набегающего потока;
– заданная аэродинамическая площадь, относительно которой определены коэффициенты аэродинамических сил и моментов.
направлена в сторону, противоположную Значение нормальной (поперечной) аэродинамической силы равно
.Сила 
действует в плоскости, образуемой осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды. Она перпендикулярна вектору VectorX* и направлена в сторону, противоположную вектору скорости звена относительно среды.
действует в плоскости, образуемой осью симметрии внешней формы звена и вектором скорости звена относительно среды. Она перпендикулярна вектору VectorX* и направлена в сторону, противоположную вектору скорости звена относительно среды.Значение демпфирующего момента крена равно
.Момент 
направлен в сторону, противоположную вектору проекции угловой скорости звена.
направлен в сторону, противоположную вектору проекции угловой скорости звена.Значение демпфирующего момента тангажа (рыскания) равно
,Момент 
перпендикулярен вектору VectorX* и направлен в сторону, противоположную вектору проекции угловой скорости звена.
перпендикулярен вектору VectorX* и направлен в сторону, противоположную вектору проекции угловой скорости звена.