Новиков А.В., Образ А.О., Фёдоров А.В. «Влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на сверхзвуковом стреловидном крыле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 224-227 (2022)

Около поверхности стреловидного (скользящего) крыла при типичной компоновке сверхзвукового самолёта развивается поперечное течение, которое направлено перпендикулярно к линии тока на внешней границе пограничного слоя (ПС). В таком пограничном слое может развиваться неустойчивость поперечного течения (или CF-неустойчивость, от английского термина cross flow). В условиях полёта, как правило, доминирует стационарная СF-неустойчивость. Она эффективно возбуждается микронеровностями обшивки крыла и представляет собой вихри, которые развиваются вдоль линий тока невязкого обтекания и локализованы в пограничном слое. Если начальная амплитуда CF-неустойчивости достаточно мала, её развитие хорошо описывается линейной теорией устойчивости вплоть до критических амплитуд, начиная с которых включаются нелинейные механизмы. Последние приводят ко вторичной неустойчивости и ламинарно-турбулентному переходу (ЛТП). СF-неустойчивость, как правило, вызывает ЛТП раньше, чем развиваются другие неустойчивые моды. Поэтому для ламинаризации обтекания стреловидных крыльев прежде всего необходимо либо стабилизировать СF-неустойчивости, либо задержать нелинейные процессы её распада в турбулентность. Рассматривается возможность стабилизации CF-неустойчивости с помощью ряда длинных углублений, которые ориентированы примерно вдоль передней кромки скользящего крыла и имеют ширину, соизмеримую с толщиной пограничного слоя. Такое микропрофилирование (МП) вызывает эффект скольжения основного (невозмущённого) течения, что приводит к уменьшению скорости поперечного течения и, как следствие, снижению инкрементов роста CF-неустойчивости. Подобный способ затягивания ЛТП до сих пор подробно не исследовался. В работе с помощью численного моделирования и расчётов по линейной теории устойчивости (ЛТУ) исследуется влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на модельном стреловидном крыле при обтекании потоком с числом Маха M∞=2

Обухов Д.С. «Клонирование и конверсия произвольного голоса с использованием генеративных потоков» Автоматика и телемеханика, № 10, с. 80-93 (2022)

DOI: 10.31857/S0005231022100087

Овсянников В.А., Овсянников Я.В. «Оценка эффективности наземной тепловизионной аппаратуры при обнаружении искусственных спутников Земли» Авиакосмическое приборостроение, № 11, с. 3-11 (2022)

Предложена инженерная модель для прогнозирования температуры оболочки искусственных спутников Земли, и выполнены численные оценки этой температуры. Разработана методика оперативной оценки отношения сигнал/шум для тепловизионной аппаратуры наземного и космического базирования, работающей в диапазонах спектра 3–5 или 8–12 мкм, использующей современные квантовые матричные фотоприемники и служащей для всесуточного обнаружения, в том числе автоматического, в режиме реального времени, орбитальных космических объектов, в особенности находящихся в тени Земли и, следовательно, недоступных для обнаружения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Методика учитывает пороговую чувствительность аппаратуры, определяемую внешним фотонным шумом, вызванным излучением атмосферы и объектива аппаратуры, внутренним темновым шумом, шумом считывания и пространственным шумом, обусловленным неоднородностью чувствительности элементов используемого фотоприемника, и связывает простым соотношением, с использованием результатов выполненных расчетов, температуру и диаметр сферической оболочки спутника, дистанцию до него и диаметр объектива аппаратуры с выходным отношением сигнал/шум. Полученные в статье результаты обеспечивают обоснование требований к основным техническим параметрам перспективной тепловизионной аппаратуры, предназначенной для обнаружения космических объектов, а также прогнозирование эффективности уже существующих образцов этой аппаратуры. Ключевые слова: тепловизионная аппаратура, искусственный спутник Земли, обнаружение космических объектов.

Овсянников В.А., Овсянников Я.В. «Оценка эффективности наземной тепловизионной аппаратуры при обнаружении искусственных спутников Земли» Авиакосмическое приборостроение, № 11, с. 3-11 (2022)

Предложена инженерная модель для прогнозирования температуры оболочки искусственных спутников Земли, и выполнены численные оценки этой температуры. Разработана методика оперативной оценки отношения сигнал/шум для тепловизионной аппаратуры наземного и космического базирования, работающей в диапазонах спектра 3–5 или 8–12 мкм, использующей современные квантовые матричные фотоприемники и служащей для всесуточного обнаружения, в том числе автоматического, в режиме реального времени, орбитальных космических объектов, в особенности находящихся в тени Земли и, следовательно, недоступных для обнаружения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Методика учитывает пороговую чувствительность аппаратуры, определяемую внешним фотонным шумом, вызванным излучением атмосферы и объектива аппаратуры, внутренним темновым шумом, шумом считывания и пространственным шумом, обусловленным неоднородностью чувствительности элементов используемого фотоприемника, и связывает простым соотношением, с использованием результатов выполненных расчетов, температуру и диаметр сферической оболочки спутника, дистанцию до него и диаметр объектива аппаратуры с выходным отношением сигнал/шум. Полученные в статье результаты обеспечивают обоснование требований к основным техническим параметрам перспективной тепловизионной аппаратуры, предназначенной для обнаружения космических объектов, а также прогнозирование эффективности уже существующих образцов этой аппаратуры. Ключевые слова: тепловизионная аппаратура, искусственный спутник Земли, обнаружение космических объектов.

Ворошнин Д.В., Горобец А.В., Дубень А.П., Загитов Р.А., Козубская Т.К., Маракуева О.В., Овчинников А.И., Шуваев Н.В. «Разработка системы проектирования и расчета турбомашин Turbo R&D» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 274 (2022)

Приводится описание основного функционала блочно-структурированного сеточного генератора для лопаточных машин, эффективность которого уже подтверждена на обширной базе примеров турбомашин различного типа. Также обсуждаются преимущества разрабатываемого сеточного генератора перед существующими коммерческими кодами и основные этапы его дальнейшего развития.

Воеводин В.В., Овчинников С.Л., Романов С.Ю. «Разработка высокоэффективных масштабируемых программ в задаче ультразвуковой томографии» Вычислительные методы и программирование, 13, № 2, с. 307-315 (2012)

Статья посвящена разработке масштабируемых программ для суперкомпьютеров в обратной задаче ультразвуковой томографии в приложении к медицине. Задача рассмотрена в постановке нелинейной коэффициентной обратной задачи для волнового уравнения. Предложена структура программы, позволяющая эффективно распараллеливать вычисления на кластерных вычислительных системах. Проведена оптимизация кода, которая позволила ускорить работу программы на порядок, а также обеспечить высокую степень масштабируемости. Проведены многочисленные тестовые расчеты на вычислительных системах МГУ "Чебышев" и "Ломоносов".

Аксенов А.А., Бабулин А.А., Жлуктов С.В., Окулов М.К., Сорокин К.Э., Шевяков В.И. «Развитие модели обледенения IceVision 2.0 в свете новых требований норм летной годности» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 54-56 (2022)

Представлено валидационное исследование модели IceVision 2.0 на различных экспериментальных тестах, опубликованных в открытой литературе.

Мейтин В.А., Мокшанов В.Н., Олейников И.И., Периков А.П. «Разработка алгоритмов автоматической юстировки оптической системы с двухзеркальным телескопом» Оптический журнал, 89, № 1, с. 3-16 (2022)

DOI:10.17586/1023-5086-2022-89-01-03-16 Рассматривается решение комплексной задачи автоматической юстировки оптической системы с двухзеркальным телескопом, который служит для вывода лазерного излучения и является составной частью приемного канала, на основе разработки алгоритмов управления оптическими элементами. Для обеспечения юстировки используется контрольная система в виде встроенных в телескоп юстировочных узлов. Представлено математическое описание их конструкций и способов работы с ними, на основании которых предлагаются алгоритмы для автоматической юстировки.

Лысенков А.В., Матяш С.В., Ореховский В.В. «Применение искусственных нейронных сетей для оптимизации аэродинамических характеристик профилей с учетом нелинейных эффектов» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 208-214 (2022)

Современные методы вычислительной аэродинамики (CFD) с использованием многопроцессорной вычислительной техники позволяют получать достоверные данные, точность которых достаточна для этапа проектирования. Методы, основанные на решении уравнений RANS, позволяют получать характеристики в том числе и на нелинейных режимах до наступления сильных отрывных течений. Однако расчеты с использованием таких методов все еще остаются «дорогими» в смысле времени вычислений. При обработке и анализе полученных данных возникают задачи по быстрому получению характеристик в тех точках, в которых не было проведено расчетов, по выявлению основных закономерностей, по поиску оптимальных геометрий и по прогнозированию возможных улучшений характеристик. Все эти задачи могут быть решены с использованием методов машинного обучения. В работе рассматривается обучение глубоких нейронных сетей (Deep Neural Networks) для аппроксимации характеристик профилей, в том числе на предотрывных режимах.

Пасекова О.Б., Сигалева Е.Э., Марченко Л.Ю., Иванов К.П., Мацнев Э.И., Орлов О.И. «Перспектива использования метода регистрации различных классов отоакустической эмиссии для динамической оценки состояния внутричерепного давления» Сенсорные системы, 36, № 4, с. 338-348 (2022)

Экспериментальное исследование выполнено в условиях наземного моделирования физиологических эффектов микрогравитации – 21-суточной “сухой” иммерсии. На протяжении эксперимента десять здоровых добровольцев находились в ванне, наполненной термонейтральной (t=33±1°С) водой, в положении лежа на спине, отделенные от поверхности воды водонепроницаемой пленкой и полностью погруженные в воду. Исследование функционального состояния улитки внутреннего уха проводилось с использованием методов задержанной вызванной отоакустической эмиссии (ЗВОАЭ) и отоакустической эмиссии на частоте продукта искажения (ПИОАЭ). Анализ полученных данных показал статистически значимое снижение показателя отношения сигнал/шум ЗВОАЭ на частоте стимуляции 1 кГц (p≤0.05) и тенденцию к снижению показателя отношения сигнал/шум ПИОАЭ на частотах стимуляции ниже 1 кГц (556; 684; 988 Гц). Регистрация отоакустической эмиссии предлагается в качестве перспективного неинвазивного метода для изучения механизмов перераспределения жидких сред организма в краниальном направлении в условиях моделируемой микрогравитации и космического полета.

Жилейкин Я.М., Осипик Ю.И., Пушкина Н.И. «Численное моделирование распространения акустических волн в двухфазных средах с переменной пористостью» Вычислительные методы и программирование, 12, № 3, с. 379-383 (2011)

Исследуется распространение акустических волн конечной амплитуды в двухфазных пористых средах типа морских осадков. Реализованные конечно-разностные методы позволяют дать количественное и качественное описание акустических процессов, представляющих практический интерес.

Александров В.Г., Осипов А.А. «Математическое моделирование пространственных акустических полей применительно к проблемам экранирования тонального шума всасывания ГТД и оценки влияния рефракции звука в сдвиговом потоке на излучение шума внутренних источников через выхлопную струю ГТД» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 42-45 (2020)

Александров В.Г., Осипов А.А. «Вычислительное моделирование физических механизмов реактивного воздействия на распространение модального звука в газовом тракте ГТД» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 45-48 (2020)

Александров В.Г., Осипов А.А. «Применение вычислительного эксперимента в контексте проблем авиационной акустики» Авиационные двигатели, № 3, с. 15-32 (2020)

Разработаны математическая модель и расчетный комплекс, предназначенные для проведения вычислительного эксперимента и расчетного исследования в задачах аэроакустики со сложной топологией расчетной области и специфическими граничными условиями, характерными для задач данного класса. Продемонстрированы высокие технологические возможности созданного расчетного комплекса при моделировании явлений, сопряженных с распространением по проточному тракту авиационного двигателя тонального шума, характерного для работы вентилятора, компрессора и турбины ТРДД, его излучением из воздухозаборника и выхлопного сопла двигателя, а также глушением шума посредством присоединенных резонансных полостей различной конфигурации, размещаемых на стенках канала. Ключевые слова: аэроакустика, математическая модель, расчетный комплекс, вычислительный эксперимент.

Александров В.Г., Осипов А.А. «Разработка математических моделей для исследования физических механизмов генерации тонального шума в авиационных турбомашинах» Теоретическая и прикладная газовая динамика. Труды ЦИАМ № 1341. Т. 1, с. 390-438 (2010). 488 с.

Разработаны две версии метода математического моделирования тонального звука, генерируемого в ступени осевой турбомашины (компрессора или вентилятора), на основе двумерного расчета нестационарного аэродинамического взаимодействия ротора и статора. Соответствующая расчетная процедура опирается на численное интегрирование уравнений нестационарного течения газа с помощью явной конечно-разностной схемы Годунова–Колгана–Родионова второго порядка точности по пространству и времени. Основным фактором, определяющим характеристики рассматриваемого ротор-статорного взаимодействия, является система кромочных следов, индуцируемых роторной решеткой при ее обтекании вязким потоком и воздействующих нестационарным образом на расположенную ниже по потоку статорную решетку. В рамках данной разработки для моделирования кромочных следов используются два различных подхода. В одном из них используется упрощенная процедура, которая заключается в искусственном инициировании в невязком потоке в некотором фронтальном сечении за роторной решеткой соответствующей периодической системы сдвиговых слоев, описываемых, например, известными по-луэмпирическими соотношениями для стационарных автомодельных турбулентных кромочных следов за профилями решетки или определяемых по результатам расчета стационарного вязкого турбулентного обтекания роторной решетки на основе традиционного подхода RANS. Дальнейшая эволюция введенных таким образом кромочных следов при их натекании на статорную решетку описывается в рамках уравнений двумерного нестационарного течения с учетом «размазывания» следа за счет вязких сил трения. Второй подход опирается на численное интегрирование уравнений нестационарного турбулентного течения вязкого теплопроводного газа согласно технологии URANS, в которых для описания характеристик турбулентности потока используется однопараметрическая дифференциальная модель для турбулентной вязкости «v_t-90». Для радикального сокращения потребных вычислительных ресурсов и соответствующего увеличения быстродействия расчетной процедуры при описании процесса формирования роторных кромочных следов используются соотношения «закона стенки» Патанкара и Сполдинга для параметров потока в ламинарном подслое пограничного слоя на обтекаемой турбулентным потоком поверхности лопатки. Характеристики генерируемого в ступени акустического поля определяются на основе гармонического анализа нестационарного поля течения перед и за ступенью. Результаты проведенных тестовых расчетов характеристик тонального звука, генерируемого в ступени согласно данной модели, демонстрируют их удовлетворительную сходимость при измельчении сеточной дискретизации рассчитываемых полей течения.

Абдрашитов Р.Г., Останко Д.А., Попов О.Ю., Чучкалов И.Б. «Влияние геометрии задней стенки на пульсации давления в отсеке перспективного летательного аппарата» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 40 (2022)

При создании перспективной авиационной техники перед инженерами возникают вопросы выбора конфигураций отсеков с авиационными средствами поражения (АСП), позволяющих обеспечить допустимые аэроакустические нагрузки в широком диапазоне чисел Маха при открытии отсека. В процессе проектирования отсека АСП не всегда удается реализовать в полной мере мероприятия по снижению пульсаций давления, характеризующие аэроакустические нагрузки при открытии отсека. В частности, из-за существующих конструктивных и компоновочных ограничений не удается реализовать такой способ, как наклон всей задней стенки отсека на необходимый угол. В этой связи, в «ОКБ Сухого» были проведены численные и трубные исследования влияния геометрии задней стенки отсека с АСП на пульсации давления, возникающие в открытом отсеке при пуске АСП. В результате проведённых расчётов получены осреднённые и нестационарные поля давления, числа Маха, скорости, плотности, температуры, завихренности, позволяющие определить влияние количества граней скоса задней стенки отсека, изменения их угла наклона на нестационарные аэроакустические нагрузки в отсеке перспективного ЛА.

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.

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.

Кранц В.З., Островский Д.Б. «Об использовании кардиоидных диаграмм направленности для пеленгования гидроакустических сигналов» Гидроакустика, № 51, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA51.pdf (2022)

Рассмотрены вопросы формирования статического веера пространственных каналов (ПК) пеленгатора гидроакустических сигналов, в котором диаметр многоэлементной приемной антенны не превышает половины длины волны принимаемого сигнала. В каждом ПК формируется диаграмма направленности путем построения «обратной кардиоиды». Рассмотрены алгоритм и схема формирования «обратной кардиоиды». Предложен ряд различных расположений приемников. Ключевые слова: пеленгатор, кардиоида, веер пространственных каналов