Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

12.04 Численное решение обратных задач

 

Безгин Л.В., Копчёнов В.И., Савельев А.М., Савельева В.А. «Численное исследование процесса горения струй диборана в спутном воздушном потоке с использованием разработанного детального кинетического механизма окисления диборана» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 187-191 (2020)

Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 187-191 (2020) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Гусева Е.К., Стрелец М.Х., Травин А.К., Шур М.Л. «Численное моделирование криволинейного турбулентного следа при наличии неблагоприятного градиента давления» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 109-113 (2022)

Надежный расчет характеристик криволинейных турбулентных следов, подверженных воздействию неблагоприятного градиента давления (НГД), является необходимым элементом расчетной оптимизации крыльев современных пассажирских самолетов, в которых для повышения подъемной силы при малых скоростях полета (на режимах взлета и посадки) применяется механизация крыла. При этом следы предкрылка и основного крыла попадают в область НГД, индуцированного отклоненным закрылком, что приводит к увеличению поперечной ширины следа и появлению в нем сильно заторможенной области или даже формированию локальной зоны возвратного течения («висячей» зоны отрыва). Это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение эффективного угла поворота следа и ограничение максимальной подъемной силы. Оптимизации таких крыльев требует многовариантных расчетов на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS) в сочетании с полуэмпирическими моделями турбулентности, которые на протяжении многих лет были и до сих пор остаются основным вычислительным инструментом таких расчетов при практически значимых (высоких) числах Рейнольдса.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 109-113 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Демин И.Ю., Гурбатов С.Н., Лисин А.А., Карабасов С.А. «Численный анализ эволюции интенсивных аэродинамических струй в задачах с неплоской геометрией» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 114-115 (2022)

Представлена гибридная акустическая модель для оценки спектральной плотности шума на больших расстояниях от сверхзвуковых струй. В ближней зоне задачи, включающей струю и ее ближнее акустическое поле, решаются уравнения Навье–Стокса с учетом моделирования турбулентности и ударных волн (скачков уплотнения), и затем происходит расчет трехмерного акустического переноса. Полученное решение для ближнего поля используется в качестве граничного условия для эволюционного уравнения Бюргерса. Для решения последнего разработана эффективная численная схема в спектральной области с учетом неплоской задачи (сферическая и цилиндрическая расходимость) звукопереноса. Представлены примеры расчета сверхзвуковых струй из эксперимента LTRAC (Университета Монаш, Австралия) и ТUTA (Техасский Университет, США).

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 114-115 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Денисенко В.В., Фортова С.В. «Построение вычислительной модели эластической турбулентности в двумерной ячейке для течения Колмогорова» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 116-118 (2022)

Целью работы является численное исследование явления полимерной турбулентности в двумерной ограниченной области (квадратной ячейке) при воздействии внешней силы. Возникновение и развитие турбулентного режима изучается на примере течения Колмогорова. Методами прямого численного моделирования течения вязкоупругой среды при различных параметрах течения и полимеров изучены различные типы течения, включая режим эластической турбулентности и режим поднижения сопротивления.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 116-118 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Денисов С.Л., Остриков Н.Н. «Проблемы расчетных и экспериментальных исследований эффективности экранирования авиационных некомпактных источников шума» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 119-122 (2022)

Проблема снижения шума самолётов на местности является одной из приоритетных задач в современной гражданской авиации, решение которой позволяет не только удовлетворить экологическим требованиям, но и обеспечить конкурентное преимущество. Хорошо известно, что одним из основных источников шума самолётов на местности является шум двигателя, а одним из возможных и достаточно эффективных способов его снижения является эффект экранирования с помощью различных элементов конструкции планера самолёта. Проблемам реализации эффекта экранирования шума авиационной силовой установки с точки зрения анализа возможности проведения расчётных и экспериментальных исследований и посвящен данный доклад. Авиационная силовая установка представляет собой сложный акустически некомпактный источник шума, который в случае двухконтурного турбовентиляторного двигателя можно представить в виде совокупности источников различной интенсивности, направленности излучения и спектральных свойств. Основными источниками шума двухконтурного турбовентиляторного двигателя следует признать шум вентилятора в передней полусфере, шум внешнего контура в задней полусфере и шум струи в задней полусфере. Анализ этих источников шума по отдельности представляет собой достаточно не простую задачу, в решении которой в последнее время наметился существенный прогресс благодаря активному использованию высокопроизводительных расчётных методов, а также углублению понимания сути физических явлений, лежащих в основе процессов генерации звука нестационарными потоками, что позволило развить различных (эмпирически, полуэмпирические или иные) расчётные модели, адекватно описывающие излучение звука в интересующем диапазоне параметров.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 119-122 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Долуденко А.Н., Фортова С.В. «Сравнительный анализ численного и экспериментального исследования двумерной турбулентности в ячейке с твердыми стенками» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 123-125 (2022)

Турбулентность – это хаотическое состояние, возникающее в жидкости под воздействием внешнего воздействия при больших числах Рейнольдса Re. В трехмерной турбулентности образуется широкий диапазон масштабов, где наблюдаются хаотические пульсации скорости. Наличие такого широкого диапазона связано с каскадом энергии, которая передается благодаря нелинейному взаимодействию от интегрального масштаба турбулентности (где она создается за счет накачки) ко все более мелким масштабам вплоть до диссипативного масштаба, где включается вязкость, которая преобразует кинетическую энергию в тепло. В тонких слоях жидкости турбулентность эффективно является двумерной на масштабах, превышающих толщину слоя жидкости. При этом основной особенностью двумерного турбулентного течения, постоянно возбуждаемого внешней силой, является возникновение обратного энергетического каскада. За счет нелинейных эффектов пространственный масштаб вихрей, создаваемых внешней силой, увеличивается до тех пор, пока рост не будет остановлен размером ячейки. В последнем случае энергия накапливается на этих масштабах. При определенных условиях накопление приводит к возникновению системы когерентных вихрей. Наблюдаемые вихри имеют размер сравнимый с размером ячейки. Физический эксперимент, используемый в данной работе для сравнения с численным экспериментом, проводится в ограниченном замкнутом объеме – экспериментальной ячейке, ограниченной стенками. Для качественного сравнения расчетов с этим экспериментом при численном моделировании учитывались условия прилипания к стенкам и наличие трения о дно.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 123-125 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Каракулев А.Е., Козубская Т.К., Плаксин Г.М., Софронов И.Л. «Численный бимформинг и метод декомпозиции по динамическим модам для анализа акустического источника в вычислительном эксперименте» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 158-160 (2022)

Анализ внешних акустических полей на основе данных газодинамических расчетов самолета и/или элементов его конструкции является важной составляющей процесса проектирования будущих изделий. Рассматривается подход совместного применения методов численного бимформинга и метода разложения на динамические моды (DMD) для выявления пространственных и частотных характеристик источников звука, генерируемого газодинамическим течением в некоторой области интереса. Численный бимформинг решает задачу восстановления непрерывной функции акустического источника на основе данных, получаемых при численном моделировании задач обтекания. Было показано, что при соблюдении определенных ограничений на шаг сетки источника и сетки микрофонов построенная матрица оператора бимформинга обладает хорошей обусловленностью, а решение тестовых задач производится с высокой точностью. Разработанный метод был применен для обработки данных, полученных в ходе вычислительного эксперимента по турбулентному обтеканию профиля крыла 30P30N с выпущенной механизацией, конфигурации, хорошо исследованной как численно, так и экспериментально. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) найденной функции источника оказалась в хорошем соответствии с результатами анализа поля давления газодинамического расчета, показывающего наличие превалирующего источника звука вблизи зазора между предкрылком и крылом с теми же частотами. Для уточнения характеристик акустического поля и извлечения дополнительной информации из газодинамических расчетов ранее предложена концепция применения численного бимформинга и метода DMD для анализа данных вычислительного эксперимента, накапливаемых на поверхности FWH. В применении к расчетам было показано, что полученная бимформингом АЧХ источника с подъемами вблизи частот Sh=11, 15.5, 21.5, 27 хорошо согласуется с основными слабозатухающими модами, предоставляемыми анализом DMD, как по частотам, так и по локализации источника между предкрылком и крылом. Представлены результаты по продолжению исследований акустического поля, создаваемого турбулентным обтеканием профиля 30P30N.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 158-160 (2022) | Рубрики: 08.14 12.02 12.03 12.04

 

Кирюшина М.А., Елизарова Т.Г., Епихин А.С. «Сопоставление численных алгоритмов на примере решения задачи о взаимодействии движущегося вихря с ударной волной» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 161-163 (2022)

С помощью квазигазодинамического (КГД) метода решения задач газовой динамики, включенного в открытую платформу OpenFOAM в качестве вычислительного ядра QGDFoam, решена тестовая задача о нестационарном взаимодействии вихревого течения с ударной волной.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 161-163 (2022) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Клюев Н.А. «Применение разложения по динамическим модам для поиска параметров неустойчивости вихревого следа» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 164-165 (2022)

Метод разложения по динамическим модам (dynamic mode decomposition – DMD) был ранее представлен для анализа результатов расчётов и экспериментов. В качестве входных данных в разложении по динамическим модам используются конечномерные вектора измерений, полученные через равные промежутки вдоль некоторого выделенного направления. Центральной идеей разложения по динамическим модам является предположение линейной связи между векторами наблюдений. В работе разложение по динамическим модам применялось для поиска характеристик мод неустойчивости в расчёте дальнего вихревого следа за самолётом Boeing 747 в турбулентной атмосфере.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 164-165 (2022) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Колесник Е.В., Бабич Е.В., Смирновский А.А., Смирнов Е.М. «Численное исследование взаимодействия пограничного слоя и затупленного тела в сверхзвуковом потоке» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 166-170 (2022)

Исследование структуры течения, возникающей при обтекании сверхзвуковым потоком какой-либо конструкции, закреплённой на обтекаемой поверхности, важно для многих практических приложений, прежде всего, в авиакосмической отрасли. При обтекании затупленного тела, установленного на пластине, вдоль которой развивается пограничный слой, возникает сложная вихревая структура, с изменяющейся от случая к случаю конфигурацией системы подковообразных вихрей. При сверхзвуковом обтекании картина взаимодействия становится еще сложнее из-за формирования скачков уплотнения. Возникающая многовихревая структура течения приводит к сильно неоднородному распределению параметров в области сочленения тела и пластины. С практической точки зрения наиболее важно правильно предсказывать тепловые и динамические нагрузки в этой области. Изучение возникающих сложных трехмерных явлений вязко-невязкого взаимодействия очень интересно и в теоретическом отношении. Настоящая работа посвящена численному моделированию ламинарных (стационарных и нестационарных автоколебательных) режимов обтекания различных по геометрии конфигураций затупленного тела

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 166-170 (2022) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Башкатов В.В. «Проблемы применения численных методов для поиска оптимальных значений импеданса ЗПК с целью снижения шума самолетов на местности» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 180-184 (2022)

Наиболее эффективным способом снижения шума вентилятора авиадвигателя является облицовка его каналов звукопоглощающими конструкциями (ЗПК), параметры которых подбираются таким образом, чтобы обеспечить максимальное снижение шума на местности на различных режимах работы двигателя в течение взлетно-посадочного цикла полета самолета. В отличие от строительной акустики, в которой успех звукопоглощения звука на стенках помещений определяется за счет увеличения коэффициента звукопоглощения материалов облицовок, создание эффективных ЗПК для ТРДД является комплексной научной проблемой, включающей в себя: решение специфических волноводных прямых и обратных задач, включая дифракционную задачу излучения звука из открытого конца волновода, с целью определения оптимальных импедансных граничных условий, обеспечивающего наибольшее затухание звука в канале при заданных характеристиках источника звука (вентилятора) и геометрических параметров системы; разработку конструкций ЗПК, включая создание новых материалов для их заполнения, которые могут реализовать заданный оптимальный импеданс в широком диапазоне частот; разработку технологий изготовления ЗПК, позволяющих обеспечить многочисленные требования к конструкциям, размещаемым в ТРДД.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 180-184 (2022) | Рубрики: 08.14 10.01 12.02 12.03 12.04

 

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Численное моделирование развития неустойчивостей в сверхзвуковых струях прямоугольного сечения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 197-199 (2022)

На основе модели Навье–Стокса–Фурье для сжимаемого совершенного газа проводится вихреразрешающее численное моделирование развития неустойчивостей в сверхзвуковых струях, истекающих из прямоугольных сопел. Представлены результаты моделирования для изобарической струи одноатомного газа (аргон), истекающей в спутный внешний поток из сопла квадратного сечения.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 197-199 (2022) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Кондратов А.В., Клименко Д.В., Тимушев С.Ф. «Моделирование акустико-вихревого поля нестационарного давления в центробежной машине с применением сплиттеров» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 171-175 (2022)

В последнее время все большее значение придается изучению проблем повышения надежности и ресурса центробежных насосов, которые являются основным источником шума в гидросистемах.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 171-175 (2022) | Рубрики: 10.01 12.02 12.03 12.04

 

Копьев В.Ф., Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Шур М.Л., Травин А.К., Стрелец М.Х. «Шум обтекания кругового цилиндра и цилиндра с плоским донным срезом: эксперимент и численное моделирование» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 176-179 (2022)

Определение уровня и спектрального состава шума, генерируемого при обтекании кругового цилиндра, является классической задачей аэроакустики и, в то же время, представляет большой практический интерес, поскольку цилиндрические тела входят в конструкции многих аэродинамических объектов (типичным примером таких объектов является шасси самолета). Как следствие, в литературе активно исследуются различные способы снижения шума обтекания цилиндра, такие, например, как использование пористых материалов, спиральных нитей или плазменных актуаторов. Альтернативный метод, состоящий в модификации поперечного сечения кругового цилиндра путем удаления его небольшого сегмента (цилиндр с плоским донным срезом) был предложен в ЦАГИ. Его эффективность была подтверждена в экспериментах, выполненных в АК-2 ЦАГИ, измерения шума в которых проводились с помощью метода азимутальной декомпозиции.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 176-179 (2022) | Рубрики: 12.02 12.03 12.04

 

Шорстов В.А. «Численное исследование особенностей распространения акустических возмущений по воздухозаборнику СТС и их излучению в дальнее поле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 250-254 (2022)

Представляется начальный этап решения задачи моделирования шума двигателя сверхзвукового транспортного самолета излучаемого через входное устройство (ВЗУ) и поиску возможностей снижения его вклада в общий шум самолета, а именно, определению эффективности распространения типичных возмущений вентилятора двигателя через ВЗУ в точки дальнего поля в зависимости от структуры возмущений.

Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 250-254 (2022) | Рубрики: 04.12 08.14 12.04

 

Сазонтов А.Г. «Локализация источника в переменном по трассе волноводе в условиях неполной информации о пространственной изменчивости среды распространения» Акустический журнал, 68, № 6, с. 689-696 (2022)

Рассмотрена задача о локализации акустического источника в переменном по трассе волноводе, в котором происходит взаимодействие нормальных волн, приводящее к связи между их амплитудами. Для рассматриваемого сценария построен адаптивный алгоритм пониженного ранга, учитывающий отличие ожидаемой реплики сигнала от истинной и не требующий знания соответствующих элементов матрицы связи. Путем статистического моделирования установлено, что реализованный способ оценивания дает значительное преимущество как в точности измерения координат, так и в достигаемой с его помощью вероятности правильной локализации по сравнению с традиционным методом MUSIC, не учитывающим эффекты взаимодействия мод.

Акустический журнал, 68, № 6, с. 689-696 (2022) | Рубрики: 07.04 12.04