Обратная задача для внутренних пространственных течений.
Научный руководитель: академик РАН Белоцерковский О.М.
Исполнители: к.ф.-м.н. Овсянников А.М., Смирнова И.А. Теоретически сформулирована и получена новая более правильная постановка обратной задачи расчета пространственных течений с переходом через скорость звука.
Для решения пространственных задач внутренней газовой динамики за основу берется высокоточный хорошо зарекомендовавший себя численный метод решения обратной задачи теории сопла Лаваля. Используется ортогональная система координат, связанная с самим течением, с его линиями тока, определяемая двумя функциями тока, задаваемыми из условия соленоидальности вектора плотности потока, что оказывается необходимым для решения обратной задачи в общем случае пространственных течений. Введение на начальной поверхности отличной от тождественной единицы функции, определяющей первый интегрирующий множитель, влияющий на задание геометрии поверхностей тока, позволяет получать сопла различных форм. Для численного решения поставленной задачи используется устойчивая разностная схема с переменным распределением расчетных точек, позволяющая с высокой точностью рассчитывать в классе аналитических функций до-, транс- и сверхзвуковую области течения с большими градиентами газодинамических параметров. Разработан программный комплекс решения обратной задачи для внутренних пространственных течений на многопроцессорной вычислительной системе PARAM-10000. Проведены расчетные исследования смешанного до-, транс- и сверхзвукового течения в пространственных газодинамических соплах с разворотом потока на 90° и 180°, а также в спиральном сопле и сопле с переменным поперечным сечением с переходом от круглого сечения на входе в дозвуковую часть к эллиптическому на выходе из сопла.
Функции мировых линий четырехмерного газодинамического пространства в решении обратной задачи теории сопла.
Научный руководитель: академик РАН Белоцерковский О.М.
Исполнители: к.ф.-м.н. Овсянников А.М., Смирнова И.А. Вводится новое понятие - функций мировых линий, являющееся аналогом понятия пространственных функций тока для соленоидальных многомерных полей, распространяемого на случай четырехмерных пространств. Используется вводимая на их основе ортогональная система координат, связанная с мировыми линиями и соответствующая система уравнений. Рассмотрены постановка и метод решения обратной задачи нестационарной трехмерной внутренней газовой динамики в сопловых конфигурациях сложных пространственных форм с криволинейной осью, переменным поперечным сечением и изменяемой геометрией контура. Данные теоретические разработки, а также постановка и метод решения обратной задачи для нестационарных течений в соплах являются новым словом среди газодинамических задач и вносят несомненный вклад в развитие газовой динамики.
Квазиодномерное приближение расчёта параметров течения газа в пространственных соплах и криволинейных каналах.
Научный руководитель: академик РАН Белоцерковский О.М.
Исполнители: к.ф.-м.н. Овсянников А.М., Смирнова И.А. На основе трехмерных уравнений газовой динамики, записанных в криволинейной системе координат, связанных с самим течением, с его линиями тока, в качестве переменных которых использованы пространственные функции тока для соленоидальных газодинамических полей, получены простые формулы поправок, обусловленных действием центробежных сил, к параметрам, рассчитанным по классической одномерной теории. Полученные значения параметров на стенках пространственных сопел с разворотом потока на 180° в трансзвуковой области сравниваются с результатами трехмерных расчетов. Отличие составляет, как и в двумерном случае, ~2%.
Исследование течений в дозвуковых частях многосопельных компоновок.
Научный руководитель: академик РАН Белоцерковский О.М.
Исполнители: к.ф.-м.н. Овсянников А.М., Смирнова И.А. Впервые подробно рассмотрены поля давления в многосопельных компоновках ракетных двигателей твёрдого топлива (РДТТ) с различным количеством и расположением критических сечений на днище общей камеры сгорания. Исследования основаны на полученном ранее из метода источников и стоков аналитическом решении, сведённом к суперпозиции эллиптических интегралов. Изучение несжимаемой составляющей газодинамики в этих сложных пространственных конфигурациях имеет огромное самостоятельное значение. Оно дало ответ, в частности, как выбирать геометрию сложных многослойных кольцевых конфигураций расположения сопел в компоновке РДТТ для их одновременного запуска и правильной работы. Для исследования газодинамики многосопельных компоновок РДТТ с общей камерой сгорания для использования данного аналитического решения был разработан метод квазиодномерного учёта сжимаемости потока, апробированный на примере расчёта профилей крыльев.
