Научная лаборатория ЦАГИ подвела итоги работы в рамках гранта Правительства Российской Федерации

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») организовали научно-техническую конференцию лаборатории физического и численного моделирования течений с горением отделения аэродинамики силовых установок ЦАГИ. На ней были подведены итоги трехлетней работы по гранту Правительства Российской Федерации «Исследования и разработки физических моделей и численных технологий описания режимов горения в двигателях летательных аппаратов». Мероприятие прошло 12 декабря в Технопарке ЦАГИ.

Участники конференции обсудили ключевые результаты научных исследований в период с 2017 по 2019 год.

Так, был разработан программный модуль zFlare, предназначенный для численного моделирования трехмерных турбулентных течений вязкого многокомпонентного газа с неравновесным горением в рамках уравнений Рейнольдса и метода крупных вихрей на многопроцессорных компьютерах. В модуле реализованы новые технологии высокопроизводительных вычислений. Включены современные модели турбулентного горения. В тестовых расчетах достигнут мировой уровень качества воспроизведения эксперимента. Получено свидетельство о государственной регистрации программы.

Ученые института спроектировали и изготовили модель высокоскоростной камеры сгорания с оптическими окнами для визуализации физической структуры течения. Была отработана методика и проведены уникальные огневые эксперименты на высокоэнтальпийном аэродинамическом стенде Т-131 ЦАГИ. Сопоставление изображений картины течения в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, теневых изображений, спектров пульсаций давления и распределений давления по стенкам канала позволило сделать важные выводы о протекающих в камере физических процессах. Подтверждена возможность горения этилена в камере, как в дозвуковом, так и в сверхзвуковом режимах. Создана база экспериментальных данных, специально предназначенная для валидации численных технологий.

Сотрудники лаборатории под руководством академика РАН В.А. Левина создали математическую модель двигателя с резонатором и вращающейся детонацией (ДРВД), которая показала возможность управления направлением вращения детонации и тяговыми характеристиками ДРВД. С ее помощью была получена полная картина развития процесса и определены тяговые характеристики двигательного устройства со сферической тяговой стенкой. Также было проведено исследование горения с использованием технологии термохимической конверсии топлива. Поданы заявки на 3 патента.

Руководитель лаборатории, эксперт мирового уровня в области турбулентного горения профессор В.А. Сабельников в своем заключительном слове отметил, что трехлетние работы были проведены в соответствии с планом мероприятий по гранту в полном объеме. Сформировался научный коллектив, обладающий компетенциями в разных областях науки — газовой динамике, химической физике, теории горения и теплообмена, вычислительной математике, методологии аэродинамического эксперимента и пр.

«Мы достигли существенного продвижения в области технологий численного моделирования высокоскоростного горения и экспериментальной валидации. И, чтобы занять место общепризнанного в России центра компетентности в области численного моделирования турбулентных течений вязкого газа с горением, лаборатории необходимо накопить опыт решения сложных практических задач», — подытожил Владимир Сабельников.

Лаборатория «Исследования и разработки физических моделей и численных технологий описания режимов горения в двигателях летательных аппаратов» была организована на базе Технопарка ЦАГИ в 2017 году при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (договор № 14.G39.31.0001 от 13.02.2017). Обязательным условием гранта является патронаж научной лаборатории приглашенным ведущим ученым.