Отчет о НИР "Разработка и реализация современных математических моделей для численного исследования на массово-параллельных вычислительных комплексах петафлопсного диапазона быстропротекающих многомерных процессов в сверхзвуковых потоках, при горении, детонации и взрыве. Изучение оригинальных методов управления обтеканием и высокоскоростным горением в энергоустановках"

Выполнено численное исследование сверхзвукового течения воздуха при обтекании тела с иглой при наличии нескольких струй воздуха, истекающих из боковой поверхности иглы. Расчеты проведены для двух игл - трехсекционной и пятисекционной, для трех значений числа Маха набегающего потока и трех значений давления торможения в струях. Давление и температура торможения воздушного потока равны, соответственно, 140 ат и 450 K. Игла имеет три или пять секций. Число Маха потока M равно 4, 5 или 6. В начальный момент времени иглы окружает неподвижный воздух с давлением и температурой 1 ат и 300 K. Через щели в игле, имеющие ширину 2 мм и моделирующие отверстия, подается воздух с температурой торможения 300 K и давлением pj = 1, 5 или 10 ат. Струи расположены с постоянным шагом 1 см. В более короткой трехсекционной игле имеется 16 щелей, в более длинной пятисекционной - 18 щелей. Всего проведено 2 х 3 х 3 = 18 расчетов для двух игл, трех значений числа Маха и трех значений давления торможения в струях. Расчеты показали, что картина течения в целом не является стационарной из-за неустойчивости течения вблизи мест истечения струй. Проведено численное моделирование горения твердого топлива цилиндрической формы в сверхзвуковой аэродинамической трубе ИПРИМ РАН при наличии иглы, расположенной перед цилиндром и направленной против сверхзвукового потока. Начальное давление и температура в форкамере равны 100 ат и 300 K соответственно. Начальное давление и температура внутри трубы и вблизи ее конца - 1 ат и 300 K. В начальный момент времени происходит одновременно открытие клапана, вызывающее истечение воздуха из форкамеры в пространство аэродинамической трубы, и инициирование горения цилиндрической шашки из твердого топлива с присоединенной иглой. Горение происходит с переднего торца, обращенного к форкамере. Исследован процесс сноса продуктов горения набегающим потоком. Показано, что наличие иглы способствует сохранению горячей зоны вблизи переднего торца цилиндра, на котором происходит горение.