Разработка методов моделирования взаимодействия скоростных потоков с поверхностями твердых тел.

Проект направлен на разработку эффективной вычислительной технологии - комплекса математических моделей, алгоритмов, включая их программную реализацию, - для моделирования широкого класса задач взаимодействия скоростных потоков с поверхностями твердых тел с учетом переноса тепла, массы и излучения. Такие задачи встречаются во многих прикладных областях: аэротермодинамика возвращаемых космических аппаратов, системы охлаждения ядерных энергетических установок, течения в микроканалах двигателей и установок напыления и т.д. В зависимости от скоростей и состава газовой среды, температуры, состава и строения стенок необходим учет различных физических факторов и их относительных масштабов. Учет факторов различной физической природы требует не только создания алгоритмов, позволяющих моделировать каждый из них в отдельности, но и разработки методов, дающих возможность решать задачу комплексно. За основу математических моделей предполагается взять двух- и трехмерные модели усредненных уравнений Навье-Стокса, квазигазодинамических уравнений, уравнений радиационной газовой динамики, тепломассопереноса, а также многомасштабные модели пограничного слоя, содержащие мезо- и микроскопические описания. В основе численных алгоритмов будет лежать метод конечных объемов, объединенный с методами частиц в ячейках и методами молекулярной динамики. Программная реализация численных методов предполагает использование современных высокопроизводительных вычислительных систем. Использование методов искусственного интеллекта предполагается на стадии компьютерного анализа результатов вычислительных экспериментов в части распознавания критических зон: областей отрыва и присоединения потока, максимальных температур и тепловых потоков, ударных волн и других разрывов. Предполагается теоретический анализ используемых моделей и их дискретных представлений. Разработанные в рамках проекта программные средства предполагается объединить в виде универсальной интеллектуальной веб-среды, реализующей все этапы вычислительного эксперимента. В рамках предлагаемого проекта предполагается два основных направления работ:- разработка, анализ, верификация и валидация комплексной модели взаимодействия скоростных потоков газа с поверхностями твердых тел с учетом переноса тепла, массы и излучения, а также численных методов ее реализации;- разработка программной интеллектуальной веб-среды для решения задач выбранного класса с помощью современных высокопроизводительных вычислительных систем. Научная значимость предлагаемого проекта состоит в разработке, обосновании и апробации методов и технологии многомасштабного моделирования и создании необходимого интеллектуального программного параллельного инструментария. Актуальность проекта связана с решением задачи, поставленной в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г., - Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта.