Моделирование тепловой защиты из композиционных материалов для гиперзвуковых летательных аппаратов в условиях фазовых превращений

Решаемая проблема связана с разработкой эффективного способа тепловой защиты из композиционных материалов (КМ) в условиях интенсивного аэрогазодинамического нагрева, приводящего к разложению связующих КМ, их фильтрации через образовавшийся пористый остаток, вдувы в газодинамический пограничный слой и к возможному уносу массы. Для реализации этой проблемы необходимо разработать: – физико-математическую модель разложения связующих КМ с образованием пиролизных газов и пористого коксового остатка; – физико-математическую модель нелинейной фильтрации пиролизных газов через пористый коксовый остаток; – модель уноса массы коксового пористого остатка, когда температура поверхности ЛА станет не ниже 2000К; – новые экономичные абсолютно устойчивые методы численного решения нелинейных задач тепломассопереноса в КМ; – определить толщины и массу тепловой защиты из КМ в условиях фазовых превращений. В настоящее время замкнутая модель тепломассопереноса в КМ в условиях фазовых превращений отсутствует и отсутствуют экономичные абсолютно устойчивые методы численного решения задач тепломассопереноса, содержащие смешанные производные. В данном научном исследовании будет предложен новый метод расщепления, использующий апостериорную информацию, полученную на верхних временных слоях, и процедуру экстраполяции по времени. Расщепление конечно-разностных схем по координатным направлениям создает условия для применения экономичных методов, например метода скалярной прогонки вдоль координатных направлений, а использование апостериорной информации на верхних временных слоях в левых от расчетного сечения, а также процедуры экстраполяции по времени с предыдущих временных слоев на расчетный, приводит к полностью неявной схеме, в том числе и для смешанных производных, что приводит к абсолютной устойчивости предлагаемого численного метода.