Вычислительный эксперимент на суперкомпьютерах в задачах механики сплошных сред

Проект относится к междисциплинарному научному направлению. Решение планируемых фундаментальных задач связано с разработкой новых и совершенствованием существующих математических моделей, вычислительных алгоритмов и программных средств для численного исследования ряда перспективных задач механики сплошных сред: аэрогидродинамики; процессов распространения сейсмических волн в гетерогенных средах; усталостного разрушения элементов конструкций при высокочастотных нагружениях; исследования компактных астрофизических объектов, плазмодинамики верхней атмосферы, гидродинамической и полимерной турбулентности, воздействий лазерного излучения на металлы. Основная цель данного проекта – разработка новых математических моделей и эффективных вычислительных алгоритмов для решения актуальных задач механики сплошной среды. В области аэрогидродинамики будут проведены фундаментальные исследования следующих задач: 1. Создание моделей, эффективных алгоритмов и проведение численного моделирования с использованием суперкомпьютеров по проектированию современных летательных аппаратов различного назначения. Моделирование аэродинамики спускаемых аппаратов, предназначенных для исследования планет солнечной системы. 2. Моделирование нестационарных вихревых течений сжимаемого газа в широком диапазоне скоростей. 3. Численное моделирование и визуализация пространственных течений несжимаемой жидкости в сложных каналах. 4. Исследования возникновения и развития неустойчивости и турбулентности в средах с различной реологией. 5. Численные исследования с применением методов метеорной физики в проблеме астероидно-кометной опасности. 6. Математическое моделирование природных явлений в атмосфере, мощных вулканических извержений и огненных смерчей. 7. Создание математических моделей многомерной газовой динамики с учетом химических реакций и переноса быстрых частиц с учетом диффузии. 8. Построение стационарной модели аккреционного диска, расчет его эволюции с целью изучения сдвиговой неустойчивости. 9. Численные исследования взаимодействия ударных и детонационных волн с пылевыми облаками и слоями. 10. Исследования нестационарных многопотоковых задач плазмодинамики с расширенным физическим содержанием и неравновесными процессами. 11. Подробное исследование течений стратифицированной вязкой жидкости около тел различной формы; исследование течений жидкости со свободной поверхностью. В области механики деформируемого твердого тела будут проведены фундаментальные исследования следующих задач: 1. Численное исследование динамических процессов в деформируемых твердых средах, содержащих дискретные или непрерывные системы плоскостей скольжения, в частности, изучение процессов распространения волн в слоистых и блочных средах с нелинейными контактными условиями различного типа. 2. Исследование процессов зарождения и развития усталостных квазитрещин при высокочастотном циклическом нагружении. 3. Изучение распространения ударных волн в металлических мишенях, облучаемых короткими и ультракороткими лазерными импульсами.