Отчет ведущего ученого о научных исследованиях, проведенных в 2018 г. по договору между Министерством образования и науки Российской Федерации, Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ", и Исаевым Сергеем Александровичем о выделении гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных организациях высшего образования, научных учреждениях, подведомственных Федеральному агентству научных организаций, и государственных научных центрах Российской Федерации от 4 марта 2014 г. № 14.Z50.31.0003

Обоснована эффективность на основе численных исследований на разработанной суперкомпьютерной версии пакета прикладных программ аэромеханического и теплофизического профиля VP2/3 нового типа вихрегенератора в виде траншейных выемок определенных размеров для интенсификации процессов тепломассообмена в теплообменном и теплоэнергетическом оборудовании. Открыто явление аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклоненной траншее со сферическими концами в узком канале с однорядными траншейными вихрегенераторами, которое сопровождается многократным увеличением относительного отрицательного трения и локальной теплоотдачи в сравнении с величиной трения и теплоотдачей на плоской стенке. Открыто явление ускорения ламинарного и турбулентного потока в узком канале с однорядными наклоненными траншейными вихрегенераторами глубиной не меньше ¼ высоты канала. В ядре потока возникают пятна повышенной скорости в 1,5 раза в случае ламинарного и в 1,3 раза для турбулентного течения воздуха по сравнению с максимальной скоростью в плоскопараллельном канале. Результаты численных исследований подтверждены в ходе экспериментальных исследований. Разработанные и аппробированные в технических устройствах вихрегенараторы, так же как и суперкомпьютерная версия пакета прикладных программ аэромеханического и теплофизического профиля VP2/3, могут быть использованы при создании или модификации теплообменного оборудования в энергетике, машиностроении, в том числе энергетиечксом пищевой, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. На базе НТЦ ПАО КамАЗ изготовлены и проведены стендовые испытания промышленных образцов системы турбонаддува, включая проточную часть турбокомпрессора с нерегулируемыми сопловыми аппаратами. По готовому изделию проведены моделирование проточной части и численное исследование гидродинамики. Испытанные прототипы турбокомпрессоров показали свою работоспособность. Для более полной оценки эффективности турбокомпрессоров необходимо проведение их испытаний на газовом двигателе КАМАЗ. Полученные результаты позволили провести верификацию математической модели, по которой далее проведены численные исследования с целью улучшения геометрии проточной части турбокомпрессора для повышения его рабочих параметров под требования заказчика - НТЦ ПАО КамАЗ. Вычислительная модель двухступенчатого турбонаддува показала свою работоспособность и хорошую сходимость на тестовых запусках как для компрессорной ступени, так и для турбинной, что свидетельствует о готовности модели к серии расчетов. Проведено численное и экспериментальное исследование адаптивных систем охлаждения на основе насосных агрегатов, совмещенных с электроприводом. Основная цель - обосновать переход от механического привода насоса от двигателя к электрическому. Проведена оптимизация существующей системы охлаждения, снижена тепловая напряженность деталей цилиндро-поршневой группы ДВС КАМАЗ, снижена мощность, потребляемая водяной помпой ДВС, уменьшен период прогрева ДВС КАМАЗ, все это привело к повышению эффективности системы охлаждения ДВС на всех режимах, в том числе на режиме максимальных нагрузок. Проведено численное и экспериментальное исследование нестационарной задачи газодинамики в газораспределительном механизме (ГРМ) с гидравлическим управлением. Разработана численная модель ГРМ, и проведено численное исследование. Расчеты проведены для одноцилиндровой двухклапаной модели. Выбор конфигурации модели выбран наличием натурного образца двигателя. Результаты численного исследования сопоставлены с результатами натурного эксперимента. На основе верифицированной модели проведено численное исследование ГРМ с гидроуправлением, результаты которой показали улучшение технических показателей. На базе НТЦ ПАО КамАЗ создан прототип климатической системы кабины большегрузного автомобиля на основе результатов численного исследования лаборатории МФТП 2014 - 2016 гг. Проведено экспериментальное исследование вентиляции кабины на всех режимах, предусмотренных требованиями заказчика. На основе полученных результатов осуществлена верификация результатов численного исследования. Показано хорошее совпадение результатов численных и экспериментальных исследований. Обосновано разработанное техническое решение лаборатории МТФП по геометрии воздухоподводов и систем регулирования температурного режима кабины. Выполнено численное и экспериментальное исследование гидродинамики в каналах редокс-аккумуляторов транспортных средств. Получены результаты исследований течения электролита в ванадиевой окислительно-восстановительной батарее.