Математическое и физическое моделирование нестационарных взаимодействий неограниченных газовых потоков и струй со сплошными и проницаемыми телами

В аннотированной форме приведены результаты выполненных в 2021 году исследований по теме «Математическое и физическое моделирование нестационарных взаимодействий неограниченных газовых потоков и струй со сплошными и проницаемыми телами» ( АААА-А19-119012990116-2). Объект исследования - жидкие и газообразные среды, при взаимодействии со сплошными и проницаемыми телами, а также движения таких тел, имеющих различные степени свободы, под действием нестационарных движений сплошной среды. Методы исследования - теоретические, экспериментальные и численные. Получены новые фундаментальные и прикладные результаты, направленные на разработку усовершенствованных методов управления сверхзвуковым обтеканиием удлиненных тел с кольцевыми в кавернами для достижения благоприятных аэродинамических характеристик; интенсификацию смешения инжектируемых примесей в сверхзвуковой поток; совершенствование методов моделирования машущего полета и ветроэнергетических устройств на принципе резонансных автоколебаний; обеспечение интенсификации теплообмена при контроле гидравлического сопротивления в каналах с искусственными рельефами стенок; прогнозирование теплозащитных свойств ограждающих конструкций из ячеистого материала в строительстве и учета пиковых ветровых воздействий на ограждающие конструкции характерных элементов строительных сооружений. Выявлены новые механизмы нестационарного взаимодействия ударных волн с аэродинамическим следом при совместном сверхзвуковом обтекании систем тел. Разработано универсальное выражение (без интегралов по пространству) для гидродинамических сил, действующих на тела с обобщенными граничными условиями прилипания, частичного или полного скольжения (при моделировании обтекания тел с гидрофобными поверхностями). Дано объяснение потери симметрии вихревых дорожек за машущим профилем (со струйным типам осредненного течения), влияющее на возникновение ненулевой подъемной силы. Усовершенствована авторская бессеточная вычислительная технология ВВД для моделирования автоколебаний тел в потоке вязкой несжимаемой жидкости. Определены границы существования переключательных режимов в элементах искусственных рельефов в виде сферических, конических и овальных лунок на стенках каналов. Исследованы закономерности формирования пиковых ветровых нагрузок на характерных фасадах строительных сооружений. Определены аэрогидродинамические характеристики проницаемых материалов типа ячеистого бетона.