Сипатов А.М., Усанин М.В., Чухланцева Н.О. «Анализ трехмерных акустических процессов при проектировании авиационного двигателя» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 3-10 (2010)

Проведено акустическое и газодинамическое моделирование шести вариантов геометрии вентиляторной ступени двигателя с точки зрения ее газодинамических и акустических характеристик. Все исследования проведены на основе трехмерных газодинамических расчетов ротор–статор взаимодействия в вентиляторной ступени перспективного авиационного двигателя. В используемом подходе распределения разности нестационарного давления на средних поверхностях лопаток спрямляющего аппарата рассматриваются как распределенные акустические источники. Выбраны варианты геометрии, позволяющие получить оптимальное соотношение между газодинамическим совершенством вентиляторной ступени и ее акустическими характеристиками.

Зиновьев В.Н., Лебига В.А. «Исследование акустических возмущений в потоке при наличии проницаемых границ с помощью термоанемометра» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 11-18 (2010)

Приводятся результаты экспериментальных исследований структуры возмущений в трансзвуковой рабочей части аэродинамической трубы Т-325 Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН с разными проницаемыми границами – перфорированными, щелевыми, а также сплошными. Получены данные о спектральном составе возмущений и измерены величины пульсаций массового расхода, температуры торможения и коэффициенты корреляции между ними. Установлено, что пульсации потока в рабочей части Т-325 в основном состоят из акустических возмущений, генерируемых различными локализованными и распределенными источниками звука. Показано, что проволочные сетки, устанавливаемые на проницаемые стенки рабочей части, могут использоваться для снижения уровня акустических возмущений. Проведено сравнение характеристик пульсаций потока в рабочей части аэродинамической трубы с изменяющейся по длине степенью проницаемости стенок с аналогичными характеристиками для рабочей части со сплошными стенками.

Даньков Б.Н., Еремин В.В., Косенко А.П., Липницкий Ю.М. «Роль волновых возмущений в трансзвуковых отрывных течениях» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 19-24 (2010)

Рассмотрена роль волновых возмущений в формировании вязкого трансзвукового течения, образовании стоячих звуковых волн и возникновении различного рода автоколебаний отрывного течения, в том числе и при структурной перестройке течения на критическом режиме. В диапазоне низких частот исследуется влияние этих возмущений на рост уровней спектральной плотности и скоррелированности пульсации давления как в продольном, так и в поперечном направлениях. Данные получены на основе экспериментальных исследований трансзвукового обтекания надкалиберных конусоцилиндрических тел.

Горбунов А.А., Никитин С.А., Полежаев В.И. «Расчеты термоакустической конвекции на многопроцессорной ЭВМ» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 25-30 (2010)

Численно исследуется одномерная и двумерная термоакустическая конвекция в замкнутом объеме, заполненном углекислым газом при нормальных условиях (совершенный газ) или вблизи критической точки (газ Ван-дер-Ваальса), в диапазоне чисел Рейнольдса 10³–10⁵ на параллельной ЭВМ Межведомственного Суперкомпьютерного Центра РАН. Достигнутые ускорения расчетов по сравнению с однопроцессорной ЭВМ равны 60 для одномерной задачи и 300 для двумерной. Исследованы поля течения и температуры в зависимости от параметров задачи, показана необходимость использования подробной разностной сетки в обоих направлениях для разрешения тонких пограничных слоев и фронтов (104 узлов сетки для числа Рейнольдса, равного 10⁵).

Кудрявцев А.Н., Поплавская Т.В. «Подавление пульсаций, генерируемых в гиперзвуковом ударном слое внешними акустическими волнами» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 31-36 (2010)

Рассматривается задача развития возмущений в гиперзвуковом вязком ударном слое на плоской пластине при его возбуждении внешними акустическими волнами. Путем решения уравнений Навье–Стокса с использованием схем сквозного счета высокого порядка точности выполнено прямое численное моделирование распространения возмущений. Исследованы процессы восприимчивости и развития неустойчивости при возбуждении ударного слоя внешними акустическими волнами и возмущениями типа периодического вдува-отсоса, генерируемыми на поверхности пластины вблизи ее передней кромки. Обсуждаются механизмы генерации и развития возмущений в ударном слое при гиперзвуковых скоростях. Результаты проведенных расчетов свидетельствуют, что, используя периодический вдув и отсос газа вблизи передней кромки, можно осуществлять активное управление переходом к турбулентности в гиперзвуковом ударном слое, подавляя путем деструктивной интерференции развитие неустойчивости, возникающей под действием акустических возмущений набегающего потока.

Бойко В.М., Достовалов А.В., Запрягаев В.И., Кавун И.Н., Киселев Н.П., Пивоваров А.А. «Исследование структуры сверхзвуковых неизобарических струй» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 44-58 (2010)

Исследована структура сверхзвуковых неизобарических струй с применением зондовых методов, методов PIV-диагностики, шлирен-метода визуализации течения и численных методов. Приведено описание экспериментального оборудования. С помощью PIV-метода проведены измерения скорости потока в дозвуковой струе с числом Маха Ma =0.9 и сверхзвуковой недорасширенной струе при Ma =1. Представлены результаты исследования трехмерной структуры сверхзвуковой недорасширенной струи при наличии продольных вихрей, генерируемых вихрегенераторами в виде шевронов, расположенных на срезе сопла. Проведено численное исследование начального участка сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей из конвергентного осесимметричного сопла и сопла с шевронами с помощью коммерческого программного пакета Fluent.

Бочарова О.В. «Моделирование автоколебательного взаимодействия звуковой недорасширенной струи с преградой» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 59-64 (2010)

Работа посвящена численному моделированию взаимодействия звуковых недорасширенных струй с преградами различных конфигураций (плоскими и полыми). Для расчетов использован метод С. К. Годунова на подробных сетках. Исследуется процесс возникновения автоколебательных режимов при определенных положениях преград. Рассматриваются спектральные характеристики обнаруженных автоколебательных процессов. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными по характеристикам течения в свободной струе, частоте и амплитуде пульсаций в автоколебательном режиме взаимодействия с преградой, а также по границам диапазонов определяющих параметров, в которых имеют место автоколебания. Проведен анализ нестационарных полей течений с целью выделить основные качественные особенности изучаемого явления. Обсуждаются возможные механизмы возникновения автоколебаний. Исследуется вопрос о возможном возникновении петли обратной связи через внешнее акустическое поле и ее роли в возбуждении автоколебательного процесса. Отмечается, что полученные результаты не обнаруживают подобного эффекта.

Горобец А.В., Суков С.А., Триас Ф.Х. «Проблемы использования современных суперкомпьютеров при численном моделировании в гидродинамике и аэроакустике» Ученые записки Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 41, № 2, с. 65-71 (2010)

Рассматриваются различные аспекты, связанные с выполнением крупномасштабных расчетов задач гидродинамики и аэроакустики на суперкомпьютерах. Рассматриваются проблемы оптимизации вычислений и приводятся способы достижения высокой параллельной эффективности на большом числе процессоров (до нескольких тысяч). Описаны особенности реализации архитектурно адаптированного гибридного распараллеливания, оптимизации доступа к памяти и параллельной обработки расчетных данных и сеток большого объема. Приводятся примеры применения DNS в моделировании как сжимаемых, так и несжимаемых турбулентных течений с использованием численных алгоритмов повышенной точности на структурированных и неструктурированных сетках.