Создание многопрофильной, комплексной лаборатории моделирования физико-технических процессов при решениисопряженных задач аэромеханики, теплофизики, акустики и вибростойкости, вентиляции и микроклимата, экологии имониторинга эксплуатации грузовых автомобилей и их агрегатов

Основной задачей по проекту в 2015 г. в области создания информационных технологий было уточнение многоблочных вычислительных технологий (МВТ) на базе предложенных композитных сеток (КС). КС сконструированы на основе пересекающихся структурированных сеток с исключением зон их наложения и заполнением образовавшихся «дыр» вставками неструктурированных сеток. В результате образуется интегрированная неструктурированная сетка с преобладающим количеством ячеек структурированных блоков. Начаты тестовые расчеты на КС двумерных и пространственных отрывных течений, в том числе с использованием моделей турбулентности с помощью модифицированной версии пакета VP2/3. Развитая концепция КС позволила предложить принципиально новый сеточный генератор, который может быть впоследствии использован к различных пакетах, как коммерческих, так и открытого типа, в том числе в модифицированном пакете sigma-Flow. Апробация многосеточного ускорителя в пакетах VP2/3 и sigma-Flow пока не обнаружила ожидаемых существенных улучшений вычислительной эффективности неявных расчетных процедур, однако показала заметное повышение устойчивости итерационных процессов, что имеет положительное влияние на сходимость. Для расчетов сложных отрывных течений на разномасштабных сетках сделано уточнение численных прогнозов. Анализ перспектив создания интегрированного программного продукта на основе конвергенции отечественных пакетов привел к важному выводу - необходимо сосредоточиться на доводке, методическом оснащении, всестороннем тестировании и применении одного из них, а именно универсального пакета sigma-Flow, как наиболее обеспеченного ресурсной базой развития. Продолжены методические исследования по сопоставительному анализу феноменологических моделей турбулентности для расчета отрывных течений. Два цикла работ выполняются. В первом из них тестируются две стандартные модели переноса сдвиговых напряжений (MSST) в версиях 1993 и 2003 гг., а также две модифицированные с учетом кривизны линий тока MSST 2003 г. в рамках подходов Роди - Лешцинера - Исаева и Смирнова - Ментера. Второй цикл работ ориентирован на сравнение моделей турбулентности различного уровня из каталога sigma-Flow (модель z-f и RSM), а также вышеперечисленных двухпараметрических моделей SST из каталога пакета VP2/3 на примере решения задачи о турбулентном циркуляционном течении в квадратной каверне с подвижной верхней границей. Экспериментально-расчетные исследования по аэродинамике тандемов выполнены в цикле работ по управлению обтеканием тел с генераторами крупномасштабных вихрей впереди и сзади них. Проведенные в Институте механики МГУ трубные испытания ориентированы на создание базы данных для тестирования дифференциальных моделей турбулентности, предназначенных для расчета пространственных отрывных течений на примере околоэкранной аэродинамики тандемов. Данные экспериментов сравниваются с численными прогнозами, полученными с помощью пакета VP2/3. Проведена апробация пакета sigma-Flow для решения задач аэродинамики тандемов. Предварительные расчеты инициировали легкую коррекцию пакета, связанную с настройкой на этот новый тип задач. Продолжен цикл расчетно-экспериментальных исследований по смерчевой интенсификации теплообмена упорядоченными элементами дискретной шероховатости - лунками и выступами применительно к трактам большегрузных автомобилей. Параметрические численные эксперименты выполнены по оценке влияния на интенсификацию теплообмена и гидравлические потери геометрических размеров и плотности размещения сферических лунок на стенке круглой трубы в широком диапазоне варьирования числами Рейнольдса и Прандтля. Изучен теплообмен в узком канале при нанесении однорядного рельефа из упорядоченных овальных лунок в ламинарном и турбулентном режимах течения. Рассмотрены ансамбли из парных лунок на стенке узкого канала с целью анализа их взаимного влияния и выбора компоновки с наибольшей теплогидравлической эффективностью. Прорывные исследования выполнены по определению рациональной формы овальной лунки с позиций тепловой и теплогидравлической эффективности. В результате предложена профилированная искривленная форма лунки для предотвращения крупномасштабного отрыва потока в хвостовой ее части. Применительно к трубчатым теплообменникам выполнены исследования по влиянию на интенсификацию теплообмена в них дискретной шероховатости. Постепенно развивается цикл расчетных исследований по вентиляции и кондиционированию кабины автомобиля и вентиляции подкапотного пространства. Сформулированы задачи, и для их решения проводится адаптация пакета sigma-Flow. Выполняется работа по приложению теории оптимального управления для тестовой задачи быстрого установления отрывного течения в квадратной каверне. Применительно к данному типу задач проводится распараллеливание пакета sigma-Flow на суперкомпьютерах. Развивается цикл расчетных исследований газодинамических характеристик течения воздуха в компрессорной и турбинной ступенях турбокомпрессора. С использованием программного комплекса вычислительной гидродинамики проведены численные исследования течений в проточной части компрессорной ступени «ТКР 7С-6» (по классификации ГОСТ Р 53637-2009) двигателя КамАЗ. Полученные в ходе численного эксперимента интегральные значения давления, температуры на входе и выходе компрессора позволяют определить степень сжатия воздуха в компрессоре, а также вычислить его КПД. Верификация результатов численного и реального эксперимента показывает отклонение полученных значений в пределах 1 - 5%. Обработка результатов расчетов, а также оптимизация геометрии проточной части компрессора позволяет улучшить газодинамические показатели. Приступили к развитию численных исследований внутрикамерных процессов. Проведено исследование влияния рециркуляции отработавших газов на технико-экономические и экологические показатели высокофорсированного автомобильного дизеля КамАЗ.Развиваются базы экспериментальных данных по гидродинамике и теплообмену в каналах с течением одно- и двухфазных сред при наличии различных способов поверхностной интенсификации теплообмена и закрутки потока. Полученные данные необходимы для дальнейшей верификации численных моделей и уточнения алгоритмов, заложенных в разрабатываемых программных продуктах.