Родионов А.В. «Взаимодействие ударной волны с вихрем: тестовая задача для методов сквозного счета» Математическое моделирование, 37, № 5, с. 41-56 (2025)

Обсуждается задача о взаимодействии ударной волны с вихрем и предлагается один из ее вариантов в качестве тестовой задачи для проведения сравнительного анализа эффективности методов сквозного счета. Рассмотрены различные аспекты задачи, в том числе: зависимость структуры потока от базовых параметров; обзор работ по задаче и их критический анализ; выбор постановки задачи с устойчивой структурой течения; техника получения эталонного решения; возможные критерии эффективности расчетных методов. Ключевые слова: методы сквозного счета, схемы типа Годунова, реконструкция WENO, метод Рунге–Кутты, метод Хэнкока–Родионова.

Зайцев Н.А., Мифтахутдинов Э.К. «Построение прозрачных граничных условий для аэроакустики с неоднородным основным потоком» Математическое моделирование, 37, № 5, с. 57-76 (2025)

Предложен метод расчёта оператора прозрачных граничных условий в выходном сечении аэродинамической трубы в предположении, что ниже по течению давление описывается линейным скалярным уравнением с переменными по сечению скоростями звука c(y) и потока u(y). Оператор обобщает известные граничные условия для постоянных значений c и u путем использования технологии построения ранее предложенных квазианалитических прозрачных граничных условий (КПГУ) для уравнений анизотропной упругости с переменными коэффициентами. Для получения близкой к наилучшей рациональной аппроксимации элементов матричного оператора Пуанкаре–Стеклова, возникающего в алгоритме построения КПГУ, предложен способ оптимального выбора параметров метода Фробениуса–Паде и показана экспоненциальная по числу полюсов сходимость аппроксимации на примере для конкретного вида зависимостей c(y) и u(y) . Построенные граничные условия приближённо могут быть использованы и для трубки тока, содержащий обтекаемый объект. Ключевые слова: аэроакустика, трансзвуковое обтекание, неоднородный поток, прозрачные граничные условия, точные граничные условия, уравнения акустики в канале, метод Галёркина, аппроксимация Фробениуса–Паде.

Шорстов В.А. «Расчет генерации, распространения и излучения шума в системе «сверхзвуковой воздухозаборник – ротор первой ступени вентилятора» на режиме взлета» Математическое моделирование, 37, № 5, с. 77-95 (2025)

С помощью программы «Трекер вихрей и волн» проведены совместные расчеты рабочего колеса вентилятора турбореактивного двигателя с несколькими вариантами входных устройств. В расчетах использовались разные подходы к описанию турбулентности от RANS до зонного IDDES. Для выявления особенностей генерации и трансформации акустических возмущений использовалось сравнение результатов расчетов с цилиндрическим каналом и модельным возмущением на входе в представлении URANS и LES. Сравнение подтвердило качественное изменение трансформации акустических возмущений при вихреразрешающем подходе к описанию турбулентности. Вихреразрешающие расчеты системы «сверхзвуковой воздухозаборник с окном подпитки на взлете – рабочее колесо вентилятора» показали, что во всех рассмотренных вариантах неоднородность потока перед рабочим колесом недопустимо высокая. Шум системы отличается от шума рабочего колеса в короткой мотогондоле по структуре, диаграмме направленности и уровню. Он является комбинацией шума вентилятора, потерявшего тональную структуру при взаимодействии с турбулентностью в канале и шума плохообтекаемых кромок воздухозаборника. Расчет показал, что при добавлении в окно подпитки решетки оно становилось источником собственного тонального шума, способного увеличить общий уровень в дальнем поле до 5дБ. Ключевые слова: аэроакустика, взаимодействие акустических возмущений с турбулентностью, сверхзвуковой воздухозаборник, вихреразрешающий расчет, расчет рабочего колеса в неоднородном потоке, трансформация акустических возмущений.

Россихин А.А., Дружинин Я.М., Милешин В.И. «Расчетное исследование тонального шума модельного вентилятора со сверхнизкой окружной скоростью на режимах «набор высоты» и «взлет» с использованием метода расчета в частотной области» Математическое моделирование, 37, № 5, с. 139-160 (2025)

Представлены результаты расчетного исследования тонального шума модельного вентилятора со сверхнизкой окружной скоростью в стендовой конфигурации на режимах работы «набор высоты» и «взлет». Исследование выполнено с использованием метода расчета тонального шума турбомашин в частотной области, разработанного в ЦИАМ. Рассматривается взаимодействие между рабочим колесом вентилятора и его спрямляющим аппаратом. Для обоих режимов получены поля пульсации в ближнем поле и диаграммы направленности в дальнем поле. Результаты расчетов сопоставлены с результатами эксперимента, проведенного на стенде ЦИАМ. Показано удовлетворительное соответствие между результатами расчетов и экспериментальными данным. Наблюдается качественное сходство между диаграммами направленности, полученными в расчетах и эксперименте. Показано, что доминирующим источником тонального шума является излучение из сопла. Выполнено сравнение полученных результатов с результатами аналогичных расчетов для вентилятора со сверхзвуковой окружной скоростью. Показано, что формы диаграмм направленности тонального шума для двух вентиляторов качественно отличаются. Установлено, что причина этого – шум вращения рабочего колеса, наблюдаемый у вентилятора со сверхзвуковой окружной скоростью. Ключевые слова: вычислительная аэроакустика, тональный шум вентиляторов, метод расчета в частотной области.

Стабников А.С., Вьюшкина И.А., Глазунова Е.В., Деулин А.А., Никулин Д.А., Травин А.К. «Расчет характеристик аэроакустического резонанса при обтекании шарового резонатора низкоскоростным турбулентным потоком» Математическое моделирование, 37, № 5, с. 173-192 (2025)

С использованием гибридного вихреразрешающего RANS-LES подхода DDES в сочетании с различными способами предотвращения отражения возмущений давления от проницаемых границ расчетной области выполнены расчеты обтекания дозвуковым потоком шарового резонатора, помещенного в прямолинейный канал. Показано, что использование комбинации характеристических граничных условий во входном сечении канала в сочетании с приграничным поглощающим слоем в окрестности его выходного сечения или поглощающих слоев в окрестности обеих проницаемых границ практически полностью устраняет ложные отражения возмущений от границ. Полученные при этом результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными как по частоте и амплитуде аэроакустического резонанса, возникающего при обтекании резонатора, так и по широкополосной части спектра пульсаций давления в его полости. Ключевые слова: численное моделирование, шаровой резонатор, аэроакустический резонанс, гибридный RANS-LES подход, метод DDES, неотражающие граничные условия.