ПРОГНОЗУВАННЯ ПИЛОВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ  У ВЕНТИЛЬОВАНОМУ ОБ’ЄМІ ЗІ СКЛАДНОЮ ГЕОМЕТРІЄЮ

М. М. Біляєв; В. В. Біляєва; О. В. Берлов; В. А. Козачина; П. В. Семененко

doi:10.30838/UJCEA.2312.270425.33.1141

Автор(и)

М. М. Біляєв Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський інститут інфраструктури і транспорту», Україна
В. В. Біляєва Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», Україна
О. В. Берлов Український державний університет науки і технологій, ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Україна
В. А. Козачина Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський інститут інфраструктури і транспорту», Україна
П. В. Семененко Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля», Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/UJCEA.2312.270425.33.1141

Ключові слова:

пилове забруднення, супутник, транспортний відсік, головний обтічник, математичне моделювання

Анотація

Постановка проблеми. На етапі передстартової підготовки необхідно виконати дуже жорсткі умови щодо умов навколишнього середовища всередині головного обтічника, де знаходиться супутник. А саме, дуже важливо передбачити концентрацію пилу всередині головного обтічника та біля поверхонь супутника під час примусової вентиляції. Тому виникає важлива задача – прогнозування рівня пилового забруднення повітря всередині обтічника та визначення ступеню забруднення особливо «чутливих» поверхонь. Для адекватного рішення даної задачі потрібно мати науково обґрунтовані математичні моделі. Мета роботи. Розробка швидкорозрахункової чисельної моделі для прогнозування пилового забруднення об’єму обтічника на етапі передстартової підготовки. Методика. Для прогнозування пилового режиму головного обтічника ракети-носія розроблена чисельна модель. Моделюючі рівняння: рівняння масопереносу пилу (враховує перенос пилу за рахунок конвекції, дифузії та гравітаційного осадження), рівняння для потенціалу швидкості (визначення поля швидкості повітряного потоку при обтіканні супутника в головному обтічнику), емпіричні залежності, що допомагають визначити інтенсивність осадження пилу на поверхню супутника. Наукова новизна. Розроблена багатофакторна чисельна модель для аналізу пилового забруднення обтічника при примусової його вентиляції на етапі термостатування. Модель дає можливість здійснювати рішення задачі аеродинаміки та масопереносу в областях, що мають складну геометричну форму. Для чисельного інтегрування моделюючих рівнянь використані кінцево-різницеві схеми. Практична значущість. Розроблена чисельна модель дає можливість швидко визначати рівень пилового забруднення як в самому обтічнику так і зонах розташування особливо «чутливих» поверхонь супутника. Висновки. На основі запропонованої чисельної моделі розроблено комп'ютерний код. Представлено результати обчислювальних експериментів для оцінки поля концентрації пилу всередині головного обтічника ракети-носія.

Посилання

Біляєв М., Біляєва В., Русакова Т., Козачина В., Берлов О., Семененко П., Козачина В., Бразалук І., Клим В., Татарко Л. Розробка методу оцінки запиленості повітря в головному обтічнику ракети-носія. Східно-Європейський журнал передових технологій. 2022. № 5/1 (119). С. 17–25.

Francisco J. T. Вентиляція відсіків. Критерії проектування космічних апаратів. NASA-SP-8060. 1970, 31 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19710018690

Посібник користувача Falcon. Space Exploration Technologies Corp. URL: https://cutt.ly/WettMMly

Кашанов А. Е., Дегтярьов А. В., Гладкий Е. Г., Баранов Є. Ю. Оцінка технічних ризиків при пуску ракети-носія «Дніпро». Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2012. № 5 (92). С. 113–117.

Посібник користувача ракети-носія Ariane 5. 2016. URL: https://www.arianespace.com/wp-content/uploads/2011/07/Ariane5Users-Manual_October2016.pdf.

Налласамі Р., Кандула М., Дансіл Л., Шалхорн П. Тривимірне поле течії в масштабованій моделі корисного навантаження обтічника ракети-носія. 38-а конференція і виставка з гідродинаміки. Вашингтон, 2008. С. 1–21.

Триббл А. К., Бояджан Б., Девіс Д. та ін. Керівництво з інженерного проектування контролю забруднення аерокосмічного співтовариства. NASA. 1996. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19960044619/ downloads/19960044619.pdf

Булавка С.С. Результати експериментальних досліджень удосконаленої системи термостатування повітря ракет-носіїв. Наукові нотатки. 2021. № 71. С. 9–15.

Ванхове Е., Тонду Т., Руссель Ж. Ф., Фей Д., Гіге П. Кількісний та якісний моніторинг молекулярного забруднення в реальному часі. Журнал космічних апаратів і ракет. 2016. № 53 (6). С. 1166–1171.

Згуровский М. З., Скопецкий В. В., Хрущ В. К., Беляев Н. Н. Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде. Київ : Наукова думка, 1997. 368 с.

Biliaiev M., Rusakova T., Biliaieva V., Kozachyna V., Berlov O. & Semenenko P. Analysis of Temperature Field in the Transport Compartment of the Launch Vehicle. 26th International Scientific Conference Transport Means. 2022. Рp. 122–127.

Biliaiev M., Rusakova T., Biliaieva V., Mashykhina P. & Rusakova K. Predicting Dust Pollution in the Passenger Compartment. 26th International Scientific Conference Transport Means. 2022. Рp. 206–211.