Исследование аэрогазогидродинамики движения многосредных аппаратов на основе имитационного компьютерного моделирования

Работа соответствует Программе и заявленному направлению фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2024–2028 годы. Планируемые результаты являются новыми и значимыми для Российской Федерации. Целью работы является исследование аэрогазодинамики и теплообмена применительно к разработке перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов, а также гидродинамических процессов обтекания тел в обеспечение технологий создания подводных и надводных аппаратов для изучения морского (в т. ч. Арктического) шельфа и освоения месторождений полезных ископаемых. Данная работа является актуальной, т.к. создание современных и перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов ставит перед фундаментальной наукой новые задачи, одной из которых является проблема расчета теплопередачи и сопротивления тел при их трехмерном обтекании, для гиперзвуковых летательных аппаратов, а также спускаемых космических аппаратов в атмосфере на всей траектории спуска. Для проектирования новых летательных аппаратов за рубежом создано программное обеспечение на основе численных методов моделирования трехмерных задач гиперзвукового вязкого обтекания. Недостатком этих программных пакетов и технологий расчета является отсутствие учета химических процессов для многокомпонентных потоков, отсутствие достоверных значений кинетических констант реакций при протекании реакций в высокотемпературных газовых потоках. Сложными научными проблемами являются также прогнозирование характеристик аэродинамического демпфирования с учетом влияния ламинарно-турбулентных переходных процессов, прогнозирование возможных величин случайных вариаций аэродинамических возмущающих сил и моментов при неравномерной абляции ТЗМ, расчет влияния малых отклонений теплофизических и геометрических параметров тепловой защиты от номинальных значений, в частности, отклонений геометрических параметров структуры наполнителей теплозащитных композиционных материалов и соответствующих отклонений форм при обгаре на траектории. Создание современных и перспективных автономных самоходных подводных аппаратов, обеспечивающих изучение арктического шельфа, поиск полезных ископаемых на дне Северного ледовитого океана, а также доставка грузов в труднодоступные районы Арктики, эвакуация людей, проведения подводных и спасательных работ, ставит перед фундаментальной наукой новые задачи, одной из которых является проблема математического трехмерного моделирования нестационарных многокомпонентных струйных течений, гидрогазодинамических процессов обтекания тел с учетом многокомпонентности, многофазности внешних воздействий и процессов тепломассообмена горячих газовых струй с жидкостью. Разработка отечественного программного обеспечения необходима для использования в решении вышеуказанных научных проблем, а также для имитационного компьютерного моделирования тепловых и аэрогазогидродинамических процессов при движении многосредных аппаратов. Создаваемые технологии направлены для внедрения в производство и обеспечения дальнейшего технологического и экономического развития Российскй Федерации. Тема соответствует приоритетному направлению: Связанность территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики.