Некоторые проблемы вычислительной аэрогидродинамики

А.А. Пярнпуу, Л.И. Турчак, В.П. Шидловский

     Исследовано влияние на состав атмосферы Земли продуктов химических процессов, протекающих на поверхности космического летательного аппарата (КЛА) в результате взаимодействия с потоком разреженного газа.

     Построена математическая модель, и проведены численные эксперименты по моделированию собственной атмосферы КЛА с окружающей средой. Результаты этих экспериментов представлены в форме распределений концентрации и температуры компонент смеси, образующейся в результате происходящих физических или химических процессов.

     Разработаны вычислительные технологии, связанные с исследованием процессов, происходящих на поверхности пылинок в облаке газа. Методика исследования основана на определении функции распределения кинетической энергии образующихся молекул водорода.

     Разработана эффективная технология расчета на основе уравнений Навье-Стокса течений высокотемпературного газа. На ее основе решен ряд задач гиперзвуковой аэродинамики, в числе которых расчет течений теплообмена космического аппарата при спуске в атмосфере Марса и исследование процессов при полете аблирующих тестовых моделей в баллистической трассе.

     Построены математические модели интерференции летательного аппарата (ЛА) и спускаемого груза, расположенного как в подвесном виде, так и внутри фюзеляжа ЛА. Разработанные алгоритмы использованы для оценки безопасности взлета и посадки ЛА аэродромного и корабельного базирования.

     При исследовании проблем газовой смазки подшипников скольжения была построена новая теория для описания соответствующих процессов, базирующихся на использовании полных уравнений Навье-Стокса для сжимаемого газа. Полученное в результате уравнение для определения давления - "обобщенное уравнение Рейнольдса" (ОУР) - позволяет численно определить важнейшие технические характеристики газового подшипника с учетом влияния сил инерции, диссипативных факторов и теплопередачи, т.е. тех воздействий, которыми пренебрегала существующая теория. Применение одного из вариантов спектрального метода позволяет получить все результаты в замкнутой форме и оценить их существенное отличие от результатов традиционной теории.