Разработка методики и исходных данных для 3D печати моделей воздухозаборных устройств

1.

ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет»
(ТулГУ)
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ 3D ПЕЧАТИ
МОДЕЛЕЙ ВОЗДУХОЗАБОРНЫХ УСТРОЙСТВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В
АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Берников М.А студент группы 142321/02,
Инженер-конструктор отдела реверс-инжиниринга
ООО «НИК» (быв. BOEING)

2.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Целью работы являлось исследование потенциала применения технологий 3D
печати для создания макетных образцов ВЗУ, предназначенных для последующего
испытания в условиях аэродинамической трубы
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1.Изучить и выбрать материалы для 3D печати, которые обеспечивают необходимые
механические свойства прототипов ВЗУ, соответствующие условиям аэродинамических
тестов;
2.Провести численное моделирование потока воздуха вокруг ВЗУ для определения
основных характеристик и аэродинамических сил, действующих на прототип;
3.Разработать и адаптировать конструктивные решения для прототипов ВЗУ,
оптимизированные для аддитивного производства, с учетом их аэродинамических и
прочностных характеристик.
Практическая ценность работы включает:
1.Сокращение времени и затрат на производство прототипов ВЗУ с помощью 3D
печати по сравнению с традиционными методами;
2.Снижение экономических издержек в процессе разработки и тестирования ВЗУ,
делая инновационные проекты более доступными для исследовательских
организаций.

3.

Концепция экспериментальных исследований ВЗУ
Схема рабочей части АДТ СВС-2
1 – сопло, 2 – рабочая камера, 3 – оптическое стекло, 4 – перфорированный
насадок, 5 – механизм «α», 6 – подъемное приспособление для такелажных работ,
7 – модельная державка, 8 – телескопический диффузор, 9 – загрузочный люк
Рабочая часть АДТ СВС-2 ЦАГИ с установленной
моделью, внешний вид
Картина обтекания радиально-профилированного
ВЗУ со сливом ПС при М= 3,5 с системой скачков

4.

Численное моделирование газодинамический процессов
Граничные условия:
- Угол атаки α = 0…5°
- Параметры потока в рабочей части трубы:
- Число Маха M∞ = 3,5;
- Давление p ∞ = 18000 Па;
- Температура T∞ = 81,8 К.
Расчетная область

5.

Результаты расчета
Распределение числа Маха при скорости невозмущенного
потока при М=3,5 и α = 5°
Распределение числа Маха, давления и температуры при
скорости невозмущенного потока при М=3,5

6.

Прочностной расчет
Расчетная сетка модели ВЗУ для прочностного
расчета
Распределения давления по поверхности модели

7.

ПЛАСТИКИ ДЛЯ 3D ПРИНТЕРА
Характеристика
Pet-g
PEEK
PC
TERMAX
GF40
Механические характеристики
Предел прочности, МПа
66
100
75
190
Предел текучести, МПа
52.9
80
60
65
Модуль Юнга, ГПа
2-3
4
2,4
3,5
Коэффициент Пуассона
0,4
0,37
0,38
0.38
Плотность, кг/м3
1.28
1.3
1.2
1.65
Теплофизические характеристики
Теплопроводность, Вт/м·°С
1,7
1,3
1,4
1,35
Жаропрочность, °С
170max
280max
145
270
Стоимость 1 кг, руб.
2500-7500 30000
20000
11000

8.

Прочностной расчет
Толщина пограничного слоя
δ=С