Разработка, теоретическое исследование и экспериментальная верификация математических моделей колебательных процессов, тепломассопереноса и термомеханики с двух- и многофазным запаздыванием

Основная цель проекта – разработка новых математических моделей и методов их исследования применительно к широкому спектру локально-неравновесных процессов переноса в различных физических системах. Такие процессы описываются иерархической последовательностью дифференциальных уравнений в частных производных высокого порядка, учитывающих многостадийность процесса релаксации с различными временами запаздывания. Предлагаемый подход имеет не только фундаментальный научный интерес, т.к. основан на современной версии термодинамики третьего поколения и позволяет изучать основные закономерности протекания локально-неравновесных процессов, но и широкие возможности для исследования практически значимых с точки зрения современных нанотехнологий процессов. Так, например, реализация фазовых превращений в локально-неравновесных условиях позволяет получать новые наноматериалы и нанопокрытия с уникальными физико-химическими свойствами, которые невозможно получить традиционными способами. Кроме того, исследования локально-неравновесных процессов позволят найти пути управления процессами гидродинамики, взаимосвязанного тепломассопереноса и термомеханики, протекающими в пограничных слоях. Таким образом, предлагаемый проект имеет высокий уровень значимости как для фундаментальной науки, так и для практических приложений, опирается на самые последние достижения науки мирового уровня. Это позволяет ожидать, что в результате реализации данного проекта будут получены важные фундаментальные и практические результаты, соответствующие мировому уровню исследований.Для выполнения поставленных задач предполагается: создание нового программного продукта на базе последней версии Ansys 19.2, предназначенного для 3-d моделирования высокоскоростных процессов переноса тепла, массы и импульса на основе локально-неравновесной теории двухфазного запаздывания; разработка методов получения приближенных, точных аналитических и численных решений соответствующих краевых задач, детальное исследование полученных решений.Важной составной частью проекта являются экспериментальные исследования, позволяющие выполнить проверку математических моделей, найти вероятные причины их несоответствия реальным физическим процессам, которые во многих случаях связаны с недостоверными литературными данными по феноменологическим коэффициентам, в том числе и по коэффициентам релаксации. Путем проведения серии вычислительных экспериментов на базе испытательного центра АО «РКЦ «Прогресс» будут, в результате решения обратной задачи, идентифицированы феноменологические коэффициенты и, следовательно, построены математические модели, максимально приближенные к реальным физическим процессам. Подобная верификация модели при использовании программных комплексов, реализующих её, позволит отказаться от проведения ряда дорогостоящих экспериментальных исследований, выполняемых в процессе наземной отработки ракетно–космической техники.