Ученые ЦАГИ предоставили результаты исследований по проекту HiFi-TURB

Можно ли получать точные данные об испытаниях летательных аппаратов без проведения экспериментов в аэродинамической трубе? Значит ли это, что они останутся в прошлом? На эти и многие другие вопросы ищут ответы специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е.Жуковского»).

В середине июля в Технопарке ЦАГИ прошла онлайн-встреча по международному проекту HiFi-TURB. В мероприятии приняли участие ученые из 14 зарубежных компаний и исследовательских центров.

Институт представили начальник отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ», доктор физико-математических наук Андрей Волков, начальник сектора отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ» Игорь Босняков и старший научный сотрудник отделения аэродинамики силовых установок института, кандидат физико-математических наук Алексей Трошин.

На встрече ученые компаний Boeing, Ansys, Safran Engines, Dassault Aviation и др. представили промежуточные результаты своих исследований и экспериментов, которые направлены на совершенствование методов моделирования турбулентных течений вне аэродинамических труб. Обсуждались такие актуальные вопросы, как применение технологий машинного обучения при настройке моделей турбулентности, повышение эффективности численных схем высокого порядка точности и развитие методов моделирования крупных вихрей. В течение двух рабочих дней специалисты скоординировали действия участников проекта и сформировали план совместной работы на следующие полгода.

Коллектив центра авиационной науки под руководством Андрея Волкова работает в проекте с момента его старта в июле 2019 г. Научная группа разработала модификацию модели турбулентности SSG-LLR-omega, которая существенно улучшает описание характеристик области отрывного течения над гладкой искривленной поверхностью.

«В модель добавлен сенсор, который позволяет идентифицировать область начала отрыва. В этом месте включаются дополнительные механизмы генерации турбулентности, что приближает результаты расчетов к экспериментальным данным», — пояснил автор разработки, старший научный сотрудник отделения аэродинамики силовых установок ФГУП «ЦАГИ» Алексей Трошин. — Актуальность этой работы связана с тем, что отрывы над гладкой поверхностью могут существенно влиять на обтекание пассажирского авиалайнера, а современные модели турбулентности до сих пор описывают их появление и размеры ненадежно«, — добавил ученый.

По его словам, предварительный результат исследований ученых ЦАГИ вызвал неподдельный интерес со стороны эксперта Европейского исследовательского общества ERCOFTAC Суада Якирлича (Suad Jakirlić), а проведенная методическая работа заслужила высокой оценки Майкла Лешцинера (Michael Leschziner) — руководителя направления разработки новой модели моделирования турбулентных течений в HiFi-TURB в Имперском колледже Лондона (Imperial College London).

Одно из важных направлений работы консорциума HiFi-TURB — подготовка данных высокой точности, полученных на суперкомпьютерах экзафлоп-масштабов (ЭВМ, способных совершать высокопроизводительные вычисления, используя десятки тысяч процессорных ядер). Эта информация будет использоваться учеными для разработки моделей турбулентности нового поколения, в частности, для проведения финальной калибровки разработанного Алексеем Трошиным сенсора отрывной области.

HiFi -TURB — международный проект, цель которого определить способы аэродинамического проектирования самолётов на ближайшие десять лет. В нем используются прорывные подходы, связанные с машинным обучением и системным анализом для построения новых моделей турбулентности, применяемых в вычислительной аэродинамике. Участниками проекта являются организации из США и ЕС. Россию представляет ФГУП «ЦАГИ» и ФГАОУ ВО СПбПУ (в качестве наблюдателя).