Разработка и реализация высокоэффективных вычислительных алгоритмов для расчета генерации звука вентиляторной ступенью авиационного двигателя с целью снижения воздействия шума самолетов на окружающую среду и человека

В настоящее время уровень шумности самолета является одним из важнейших показателей его конкурентоспособности. Основным источником шума самолета является авиационный двигатель. Наиболее интенсивным и сложным источником шума двигателя является вентиляторная ступень. Для разработки эффективных мероприятий по снижению шума вентиляторной ступени требуется детальное моделирование процесса генерации звука при взаимодействии турбулентных следов за рабочими лопатками вентилятора и элементов статора (спрямляющий аппарат, входной направляющий аппарат, пилон, другие элементы, размещенные в проточной части). В настоящее время для расчета генерации звука вентиляторной ступенью используются явные схемы по времени и пространству. Использование явных схем по времени существенно лимитирует шаг по времени, используемый для выполнения расчетов, и требует применения специальных мероприятий для дополнительного поддержания устойчивости расчета. Данное обстоятельство сдерживает наше дальнейшее продвижение в решении задачи генерации звука вентиляторной ступенью. Время расчета одной конфигурации вентиляторной ступени составляет порядка 2-3 недель. В связи с этим, для ускорения расчетов в рамках данного проекта планируется использовать неявные разностные схемы по времени. Использование явных схем по пространству приводит к необходимости использования больших разностных шаблонов и проблемам при выполнении расчетов на маленьких блоках сетки. Таким образом, функциональные возможности используемого в настоящее время ПО становятся ограниченными, нет возможности считать на сетках, содержащих множество маленьких блоков. Для решения этой проблемы в рамках проекта планируется разрабатывать неявные разностные схемы по пространству. Дополнительным сдерживающим фактором для широкого внедрения в практику проектирования методов высокого порядка точности является то, что в настоящее время используются структурированные сетки. Подготовка качественной структурированной сетки занимает много времени, более перспективным является использование неструктурированных сеток. Таким образом, тема исследования является крайне актуальной, поскольку решение обозначенных проблем позволит существенно ускорить и упростить акустическое проектирование авиационного двигателя. Таким образом, уровень конкурентоспособности российских самолетов на международном рынке будет существенно увеличен.