Исследование проблем создания и эксплуатации летательных аппаратов и высокоэнергетических установок различного назначения

Для совершенствования летательных аппаратов и энергосиловых установок в ходе настоящего исследования предполагается решение ряда проблем: 1)Исследуются особенности течения в области взаимодействия одиночных сверхзвуковых неизобарических струй, объединенных в блок из двух, четырех и шести струй. Разрабатываются физико-математические модели течения, описывающие образование и интерференцию между собой скачков уплотнения в области взаимодействия. Предлагается алгоритм расчета составной струи, позволяющий разработать сверхбыстродействующую программу расчета. Исследуется возможность использования дозвуковых струй для создания высокопроизводительных, экономичных и экологически чистых технологий повышения конструктивной прочности различных материалов, применяемых в транспортных и космических системах за счёт использования пульсаций дозвуковых газовых потоков. 2) Течения, содержащие твердые частицы или капли жидкости, характеризуются взаимосвязью и взаимовлиянием процессов различной физической природы, протекающих в широком диапазоне характерных масштабов по времени и пространственным переменным и развивающихся на фоне общей газодинамической эволюции системы. Для описания двухфазных течений предлагается метод многоуровневого моделирования, состоящий в разбиении общей задачи на три уровня (микро, мезо, макро). На микроуровне описываются процессы, протекающие около отдельных частиц или капель. Задачи микроуровня предполагают для своего решения использование подробных моделей газодинамики и тепломассообмена индивидуальной частицы (в том числе, несферической формы) при ее движении и вращении. На мезоуровне формулируется ряд модельных задач, позволяющих обосновать сделанные допущения и выбрать параметры вычислительной процедуры. Осредненные по ограниченному ансамблю частиц данные используются для формирования местных значений источниковых членов в уравнениях модели макроуровня, построенной на основе континуального подхода к описанию движения газодисперсных сред. На основе разработанного подхода исследуются двухфазные течения, представляющие интерес для ракетно-космической техники (струи, истекающие из двигательных установок; течения в каналах и соплах двигательных установок с горением; течения с подводом энергии, двухфазная газодинамика гиперзвуковых течений). 3) Создание методов и алгоритмов проектирования и управления транспортабельными установками получения водорода из углеводородного горючего для обеспечения эксплуатационных характеристик перспективных энергосиловых установок высокоскоростных летательных аппаратов, разработка конструкции и физико-математической модели внутрикамерных процессов малоразмерного газотурбинного двигателя для беспилотного летательного аппарата, изготавливаемого с использованием аддитивных технологий, а также проведение теоретических исследований для обеспечения создания пульсационно-детонационных двигателей различного назначения. 4) В камере двигателя имеет место процесс эволюции потока продуктов сгорания, который включает совокупность межфазных и межфракционных взаимодействий. Следствием реализации этого процесса имеет место изменение химического состава, температуры потока, а также дисперсности конденсированных продуктов. Предполагается создание описания этого процесса при использовании системы принятия решений о свойствах конденсированных продуктов у поверхности горящего топлива. Сетчатые конструкции из композиционных материалов находят широкое применение при создании современных космических аппаратов. Предполагается разработка средств, обеспечивающих определение условий работоспособного состояния подобных конструкций.