Лаборатория радиационной газовой динамики

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сотрудники Лаборатории Радиационной газовой динамики

Лаборатория радиационной газовой динамики структурное подразделение Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской Академии Наук.

Лаборатория была организована в 1998 году доктором физико-математических наук, профессором С.Т. Суржиковым. В лаборатории проводятся расчетно-теоретические и экспериментальные исследования по направлениям современной физической механики.

Основные достижения[править]

  • Создана и развивается компьютерная платформа (универсальная компьютерная многомодульная система) ASTEROID, предназначенная для расчета спектральных оптических свойств горячих газов и низкотемпературной плазмы применительно к проблемам аэрокосмической техники. Данная компьютерная система основана на использовании ab initio методов классической, квазиклассической и квантовой механики.
  • Разрабатываются двух- и трехмерные компьютерные радиационно-газодинамические модели спускаемых космических аппаратов, предназначенных для исследования планет Солнечной системы и возвращения на Землю. Указанные компьютерные модели, реализованные в программных кодах NERAT (Non-Equilibrium Radiative Aerothermodynamics), основаны на системе уравнений Навье-Стокса, физической и химической кинетики многокомпонентных газовых смесей и переноса селективного теплового излучения.
  • Создан и развивается программный комплекс для расчета неравновесного спектрального излучения ударных волн применительно к атмосферам планет Солнечной системы, включающий в себя самосогласованные вычислительные модели расчета газодинамических параметров ударных волн, неравновесных физико-химических релаксационных процессов за фронтом ударной волны, неравновесных химических превращений в газовой смеси и неравновесного излучения в условиях отсутствия Больцмановского распределения частиц по возбужденным энергетическим состояниям атомов и молекул. Проводится систематический анализ новых экспериментальных данных по неравновесному излучению ударных волн в разных средах.
  • Ведутся фундаментальные исследования в области неравновесной статистической термодинамики и излучения многотемпературных сред.
  • Создаются расчетно-теоретические модели взаимодействия газовых разрядов с гиперзвуковыми газовыми потоками.
  • Ведутся систематические исследования в области аэротермодинамики гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА).
  • Создана гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба (ГУАТ) ИПМех РАН, позволяющая проводить экспериментальные исследования ударно-волновых процессов на моделях элементов конструкции перспективных ГЛА.

Экспериментальные исследования[править]

установка ГУАТ

Решение ряда задач фундаментальной аэротермодинамики гиперзвуковых скоростей выполняется с использованием функционирующей в лаборатории уникальной научной установки (УНУ) «Гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба» (ГУАТ). Имеется возможность оперативно проводить валидацию разрабатываемых в лаборатории национальных компьютерных кодов путем сравнения с получаемыми экспериментальными данными. Новое технологическое и измерительное оборудование, используемое на установке, разрабатывается совместно с рядом отраслевых организаций и университетов.

ГУАТ предназначена для исследования картины обтекания смесями газов при сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях:

  • моделей простых геометрических форм для валидации разрабатываемых национальных компьютерных кодов;
  • моделей элементов конструкций перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА);
  • для исследования физико-химической кинетики газовых смесей и термофизических свойств ударных волн.

Оборудование, используемое на установке ГУАТ:

  1. Блоки установки, образующие общий канал и последовательно соединенные между собой: камера высокого давления, цилиндрический канал, гиперзвуковое сопло, вакуумная камера. Общая длина установки: 15 – 21 м;
  2. Сверхвакуумные (10–10 атм) безмасляные турбомолекулярные откачные посты;
  3. Широкодиапазонный вакуумный датчик с дисплеем;
  4. Высокоскоростная цифровая видеокамера (1000 – 10000 кадров/с);
  5. Высокочастотные датчики динамического давления с блоками питания, сертифицированные, иностранного и отечественного производства;
  6. Клапан быстродействующий КБ50-80 (РФ), патент РФ и США;
  7. Аналого-цифровые преобразователи с частотой регистрации до 10 МГц.

Научные связи[править]

Лаборатория поддерживает постоянные научные контакты с ведущими Российскими аэрокосмическими организациями (РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ЦАГИ, ЦНИИМАШ, ГосМКБ «Радуга» им. А.Я. Березняка), с Европейским космическим агентством (ONERA, CNES, ESTEC), с европейскими университетами Англии, Германии, Италии, Франции. Систематически выполняются совместные научные исследования с Университетом братьев Райт, г. Дэйтон, Огайо, США (Wright State University). Сотрудники лаборатории принимают активное участие в программах фундаментальных исследований Российской академии наук, в выполнении грантов РФФИ и контрактов Минобрнауки РФ. Лаборатория радиационной газовой динамики является базовой для подготовки бакалавров, магистров и аспирантов по кафедре «Физической и химической механики» Московского физико-технического института. Лаборатория является организатором ежегодных Всероссийских школ-семинаров (научных конференций) «Аэрофизика и физическая механика классических и квантовых систем».

Наиболее значимые публикации сотрудников лаборатории[править]

Книги[править]

  1. Суржиков С.Т. Вычислительный эксперимент в построении радиационных моделей механики излучающего газа. – М.: Наука, 1992 – 160 с.
  2. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2004 – 544 с.
  3. Суржиков С.Т. Оптические свойства газов и плазмы. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2004 – 576 с.
  4. Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2006 – 640 с.
  5. Суржиков С.Т. Расчетное исследование аэротермодинамики гиперзвукового обтекания затупленных тел на примере анализа экспериментальных данных. – М.: ИПМех РАН, 2011 – 192 с.
  6. Суржиков С.Т. Гиперзвуковое обтекание разреженным газом поверхностного тлеющего разряда с внешним магнитным полем. – М.: ИПМех РАН, 2011 – 273 с.
  7. Surzhikov S.T. Computational Physics of Electric Discharges in Gas Flows. Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston. 2013. 428 p.
  8. Суржиков С.Т. Радиационная газовая динамика спускаемых космических аппаратов. Многотемпературные модели. – ИПМех РАН, 2013 – 706 с.
  9. Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. На пути к созданию модели виртуального ГЛА. - М.: ИПМех РАН, 2013 – 160 с.

Статьи[править]

  1. Ermakov M.K., Ermakova M.S. Linear-stability analysis of thermocapillary convection in liquid bridges with highly deformed free surface // Journal of Crystal Growth. 2004. V. 266. P. 160–166.
  2. Боровиков С.Н., Иванов И.Э., Крюков И.А. Построение тетраэдризации Делоне с ограничениями для тел с криволинейными границами // Журнал Вычислительной математики и математической физики. 2005. Т. 45. № 8. С. 1407-1423.
  3. Borovikov S.N., Ivanov I.E., Kryukov I.A. Constrained Delaunay tetrahedralization for bodies with curved boundaries // Comput. Math. Math. Phys. 2005. V. 45. No. 8. P. 1358-1373.
  4. Borovikov S.N., Pogorelov N.V., Zank G.P., Kryukov I.A. Consequences of the heliopause instability caused by charge exchange // Astrophysical Journal. 2008. V. 682. No. 2. P. 1404-1415.
  5. Котов М.А., Кузенов В.В., Сыздыков Е.К. Способы геометрического моделирования поверхности перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов // Изобретательство. 2012. Т. 12. № 6. С. 31-46.
  6. Котов М.А., Кузенов В.В. Численное моделирование обтекания поверхностей перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 3. С. 17-30.
  7. Surzhikov S.T., Shang J.S. Coupled Radiation-Gasdynamic Model for Stardust Earth Entry Simulation // Journal of Spacecraft and Rockets. 2012. V. 49. No. 5. P. 875-888.
  8. Shang J.S., Surzhikov S.T. Nonequilibrium radiative hypersonic flow simulation // Progress in Aerospace Sciences. 2012. V. 53. P. 46-65.
  9. Zheleznyakova A.L., Surzhikov S.T. Molecular dynamic-based unstructured grid generation method for aerodynamic application // Computer Physics Communication. 2013. V. 184. Iss. 12. P. 2711-2727.
  10. Кузенов В.В., Котов М.А. Анализ газодинамических процессов и разработка модели течений в ударной гиперзвуковой аэродинамической трубе // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2014. № 1. С. 3-25.
  11. Kuzenov V.V., Kotov M.A. Analysis of gas-dynamic processes and development of model of flows in hypersonic shock tube // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Mechanical Engineering, 2014. V. 94. No. 1. P. 3-23.
  12. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В. Влияние времени релаксации турбулентной вязкости на моделирование течений в соплах и струях // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 5. С. 149-159.
  13. Ivanov I.E., Kryukov I.A., Larina E.V. Effect of the turbulent viscosity relaxation time on the modeling of nozzle and jet flows // Fluid dynamics. 2014. V. 49. No. 5. P. 694-702.
  14. Полежаев Ю.В., Селезнев Р.К. Численное исследование процессов возникновения резонанса в экспериментальной установке импульсно-детонационного двигателя // ТВТ. 2014. Т. 52. № 2. С. 234-239.
  15. Polezhaev Yu.V., Seleznev R.K. Numerical study of the processes of resonance emergence in the experimental setup of a pulse detonation engine // High Temperature. 2014. V. 52. No. 2. P. 226-230.
  16. Котов М.А., Крюков И.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Расчетно-экспериментальное исследование структуры гиперзвукового потока в плоском канале сложной конфигурации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2015. № 1. С. 4-21.
  17. Kotov M.A., Kryukov I.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Surzhikov S.T. Numerical and experimental investigation of the hypersonic flow structure in a complex flat duct // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Mechanical Engineering, 2015. V. 100. No. 1. P. 4-18.
  18. Горбунов А.А., Емельянов В.М., Леднев А.К., Никитин С.А., Соболева Е.Б. Об особенностях динамики и теплообмена в сплошных средах вблизи термодинамической критической точки. - Сборник трудов ИПМех РАН. М.: Наука, 2015. С. 198-222.
  19. Koichi Nishino, Taishi Yano, Hiroshi Kawamura, Satoshi Matsumoto, Ichiro Ueno, Michael K. Ermakov. Instability of thermocapillary convection in long liquid bridges of high Prandtl number fluids in microgravity // Journal of Crystal Growth. 2015. V. 420. P. 57-63.
  20. Сторожев Д.А., Суржиков С.Т. Численное моделирование двухмерной структуры тлеющего разряда в молекулярном азоте с учетом колебательной кинетики // ТВТ. 2015. Т. 53. № 3. С. 325-336.
  21. Storozhev D.A., Surzhikov S.T. Numerical simulation of the two-dimensional structure of glow discharge in molecular nitrogen in light of vibrational kinetics // High Temperature. 2015. V. 53. Iss. 3. P. 307-318.
  22. Zheleznyakova A.L. Molecular dynamics-based triangulation algorithm of free-form parametric surfaces for computer-aided engineering // Computer Physics Communication. 2015. V. 190. P. 1-14.
  23. Timokhin M.Y., Bondar Y.A., Kokhanchik A.A., Ivanov M.S., Ivanov I.E., Kryukov I.A. Study of the shock wave structure by regularized Grad's set of equations // Physics of Fluids. 2015, V. 27. Iss. 3. 037101.
  24. Горбунов А.А., Емельянов В.М., Леднев А.К. Влияние гравитации на интенсивность нагрева сверхкритического флюида // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 12. Часть 5. С. 788-793.

См. также[править]

Примечания[править]

Ссылки[править]

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Лаборатория_радиационной_газовой_динамики&oldid=1233670