Лаборатория ЦАГИ подвела итоги научной работы в рамках гранта Правительства Российской Федерации

В Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") в ходе ежегодной научно-технической конференции подвели итоги работы лаборатории физического и численного моделирования течений с горением за 2021 год. Мероприятие состоялось 23 декабря в Технопарке ЦАГИ. Основной целью конференции стало обсуждение результатов основных работ 2021 года, направленных на валидацию (подтверждение качества) разработанного в лаборатории оригинального программного комплекса zFlare. Он выполнен на базе пакета прикладных программ EWT-ЦАГИ (Electronic Wind Tunnel - электронная аэродинамическая труба). Использование комплекса позволяет детально воспроизвести физические процессы, которые могут происходить в силовых установках воздушных судов.

Так, zFlare способен моделировать трехмерные турбулентные течения с неравновесным горением на многопроцессорных компьютерах в рамках подходов RANS и LES. В прошедшем году ученым ЦАГИ удалось включить в него новые математические модели и валидировать их.

Научная встреча состояла из двух заседаний. Первое из них было посвящено валидационным экспериментальным исследованиям, выполненным на аэродинамическом стенде Т-131 ЦАГИ. В рамках испытаний ученые рассмотрели горение жидкого топлива в модельном канале со сверхзвуковым потоком на входе. Полученные данные впоследствии будут соотнесены с расчетными моделями многофазных течений, встроенными в zFlare. Кроме того, на стенде проведено экспериментальное моделирование переходного процесса от дозвукового к сверхзвуковому горению газообразного топлива. Это позволило валидировать программу zFlare и дало более глубокое понимание физики процессов, которые могут происходить в каналах с теплоподводом на переходных режимах.

В ходе второго заседания специалисты лаборатории представили результаты расчетно-теоретических исследований. Они рассказали, что с помощью программного комплекса удалось численно смоделировать высокоскоростной поток с горением водорода в модельной камере сгорания ONERA (Французского центра аэрокосмических исследований) с воспроизведением в расчете крупномасштабной турбулентности и учетом шероховатости стенок камеры. Это еще раз доказало эффективность zFlare.

Отдельное внимание на конференции было уделено итогам серии численных исследований ячеистой структуры детонационных волн в каналах, проведенной группой специалистов под руководством академика РАН Владимира Левина из НИИ механики МГУ (они работают по совместительству в лаборатории физического и численного моделирования течений с горением ЦАГИ).

В завершение мероприятия выступил руководитель лаборатории, эксперт мирового уровня в области турбулентного горения, доктор физико-математических наук, профессор Владимир Сабельников. Он отметил, что научная лаборатория в рамках работ по гранту сформировала большой исследовательский задел. "У нас сложился уникальный коллектив, обладающий компетенциями в разных областях науки, таких как газовая динамика, химическая физика, теории горения и теплообмена, вычислительная математика, методология аэродинамического эксперимента. Уверен, что в будущем лаборатория принесет много пользы для ЦАГИ!" - сказал Владимир Сабельников.

Лаборатория физического и численного моделирования течений с горением входит в отделение аэродинамики силовых установок ЦАГИ и действует в рамках гранта Правительства Российской Федерации "Исследования и разработки физических моделей и численных технологий описания режимов горения в двигателях летательных аппаратов". Она 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.