Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность (промежуточный)

Было проведено численное исследование турбулентных течений и теплообмена в динамически неравновесных потоках при наличии вторичных течений Прандтля 2-ого рода. Были исследованы поля скорости турбулентного горения и изучено развитие возмущений в круглой затопленной струе на стадии перехода к турбулентности. Было проведено численное исследование влияния отрицательного градиента давления на течение и теплообмен в каналах и выполнено численное моделирование интенсификации теплообмена в круглом и плоском безотрывных диффузорах при различных углах их раскрытия и влияния начальных условий на входе в плоский диффузор на характеристики теплообмена. Установлено, что рост турбулизации течения и интенсификации теплообмена происходит из-за появляющегося в диффузоре положительного градиента давления. Были исследованы вопросы ускорения решения систем линейных алгебраических уравнений при моделировании турбулентных течений. Получены оценки степени универсальности и переносимости результатов работы алгоритма оптимизации параметров численных методов между различными вычислительными системами. Для предложенного гибридного эволюционного алгоритма оптимизации параметров численных методов разработана методика тестирования корректности его работы на примере задачи оптимизации аналитических функций. Также была исследована эффективность существующих форматов хранения разреженных матриц в применении к современным графическим ускорителям. Были проведены исследования методов управления развитием турбулентности в плоских, круглых и кольцевых каналах переменного сечения с помощью формирования профиля скорости и интенсивности турбулентности на входе в канал. Выполнены аналитические и экспериментальные исследования возможности формирования свободных струйных течений с низкой степенью турбулентности. Основной целью исследования было нахождение способов использования эффекта возрастания интенсивности турбулентности в расширяющихся каналах для повышения эффективности теплообменных устройствах и поиск методов формирования свободных струй с протяженным ламинарным участком для организации с их помощью газодинамической защиты объектов от внешних загрязнений. Было исследовано взаимодействие трехфазных зарядовых модулей в гидрофобной жидкости при газовой кавитации для определения закономерностей в их поведении и развитии. Численно исследовано поведение разбавленного электролита в системе из состыкованных микроканала и наноканала с заряженными непроводящими стенками под действием внешних разности потенциалов и давления. Подобные системы используются в экспериментах по управлению движением заряженных частиц за счёт концентрационной поляризации. Предложенная модель правильно предсказывает наличие допредельного и предельного токовых режимов, а также вихреобразование у входа в наноканал вследствие конкурирования механизмов движения электролита. Допускается обобщение на канал любой геометрии и на электролит с произвольным числом ионов. Была изучена возможность появления предвестников неустойчивости в зашумленных течениях и разработана модель, позволяющая определить вид зависимости кинетической энергии течений от интенсивности белого шума.