Научный коллектив МАИ и Института теоретической и прикладной механики СО РАН разработал оригинальный комплекс программных кодов, позволяющих решать фундаментальные и прикладные задачи широкого диапазона режимов течения газа: от медленных до гиперзвуковых, от течений газа при нормальных условиях до разреженного и свободномолекулярного режимов. Спектр разработанных программных комплексов может быть использован для математического моделирования космических и гиперзвуковых летательных аппаратов, а также для моделирования функционирования микроэлектромеханических устройств.
Вопрос компьютерного моделирования течения газа так важен потому, что создание математической модели гораздо экономичнее проведения опытного эксперимента. При проектировании летательного аппарата необходимо заранее рассчитать, какие температуры он должен выдерживать, какой материал для этого использовать, какова наиболее удачная геометрия при обтекании газом. При создании микроустройства важно рассчитать его пропускную способность и, соответственно, размеры.
«В ходе работы над проектом был собран широкий спектр программно реализованных континуальных и кинетических методов для численного моделирования различных режимов газодинамических течений. Были модернизированы имеющиеся программные коды и исследована применимость каждого из методов для нескольких фундаментальных задач газовой динамики. Например, задача о структуре ударной волны и задача о регулярном отражении ударной волны», — отметил кандидат физико-математических наук Максим Юрьевич Тимохин.
Энтальпия — это термодинамическая функция, которая характеризует энергетическое состояние системы, находящейся при постоянном давлении. До и после ударной волны энтальпия остаётся неизменной. Ударная волна характеризуется скачком параметров среды: плотности, давления, температуры, скорости. Показательный примером - вход космического аппарата в верхние слои атмосферы, когда происходит резкая смена динамики разреженного газа, где классические уравнения гидроаэродинамики перестают работать. Работы над этим вопросом велись с момента зарождения космической отрасли, однако поведение энтальпии внутри ударной волны до сих пор было мало исследовано.
Фото: iaremenko / ru.123rf.com
