СТРУЙНЫЕ, ОТРЫВНЫЕ
И НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
ХХI Всероссийский семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям в газодинамике проходил с 15 по 18 августа 2007 г. в Новосибирске. Семинар проведен Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН совместно с Балтийским государственным техническим университетом им. Д.Ф. Устинова («ВОЕНМЕХ») и Санкт-Петербургским государственным университетом и приурочен к 50-летию основания Сибирского отделения Российской академии наук и 50-летию начала работы семинара.
В. И. Запрягаев, д.т.н., зав. лабораторией
экспериментальной аэрогазодинамики ИТПМ,
сопредседатель семинара
 |
| Академик В.М. Фомин на открытии семинара
|
Семинар открыл его сопредседатель, директор ИТПМ им. С.А. Христиановича СО РАН академик В. Фомин. Он отметил, что проведение в Новосибирске уже в третий раз всероссийского научного сбора, который традиционно проходит в Санкт-Петербурге, свидетельствует о признании существенного вклада сибирских ученых в развитие науки о высокоскоростных, струйных, отрывных и нестационарных течениях.
Впервые в Академгородке семинар по струйным течениям состоялся в 1987 году. В 1995 году его проведение было приурочено к 80-й годовщине со дня рождения члена-корреспондента РАН Николая Алексеевича Желтухина, который был одним из первых сотрудников ИТПМ и приложил много усилий к формированию научной школы в области экспериментальной аэрогазодинамики, созданию аэродинамической базы института и теории гидродинамической устойчивости. Научно-практическая деятельность Н. А. Желтухина начиналась в ОКБ, руководимом академиком В. П. Глушко — одним из основателей ракетно-космической техники в России.
Пленарный доклад сопредседателя семинара профессора В. Ускова (БГТУ) был посвящен обзору текущего состояния исследований сверхзвуковых струйных течений, анализу особенностей формирования скачка сжатия в окрестности кромки сопла для перерасширенной газовой струи, рассмотрению механизмов автоколебаний при взаимодействии сверхзвуковой струи с полуограниченным каналом. Профессор В. Усков напомнил, что в текущем году отмечается 50-летие со времени проведения первого научного семинара по вопросам определения газодинамических параметров струй, вытекающих из пороховых и жидкостных реактивных двигателей, и их взаимодействия с препятствиями различной формы. Тот исторический семинар проходил в Ленинградском военно-механическом институте (в настоящее время БГТУ) с 8 по 12 октября 1957 г. под руководством профессора И. П. Гинзбурга. Почти полное совпадение времени проведения семинара и даты запуска первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г. не является случайным совпадением, но указывает на тесную связь обсуждаемых научных проблем с развитием аэрокосмической техники.
 |
| Участники семинара на экскурсии на сверхзвуковой аэродинамической трубе Т-313 ИТПМ СО РАН.
|
Существенный вклад в организацию и проведение семинара внесли сотрудники Института теплофизики
им. С.С. Кутателадзе СО РАН. С пленарными заказными докладами выступили академик А. К. Ребров, профессора Д. М. Маркович, В. И. Терехов и В.Н. Ярыгин. Следует отметить доклады профессора В. Н. Ярыгина с соавторами, в которых обсуждается структура течения вблизи выходного сечения сопла, откуда истекает сверхзвуковая струя реального газа в вакуум. Результаты этих исследований имеют непосредственное отношение к методам конструирования элементов космических аппаратов и минимизации загрязнений в окрестности реактивного сопла.
С большим интересом был выслушан заказной доклад д.т.н. С. М. Боснякова, представляющего Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского. В докладе обсуждалась концепция электронной аэродинамической трубы и демонстрировались возможности современных вычислительных технологий, позволяющих вести трехмерные расчеты течений в аэродинамических трубах с учетом особенностей конкретной установки и устройств, поддерживающих модель. Представленная вычислительная методология использует максимальную оптимизацию ресурсов вычислительной системы и основана на распараллеливании вычислений. Особенно востребованы результаты, применяемые к исследованию аэродинамических характеристик летательных аппаратов при трансзвуковых скоростях потока. Последнее связано с существенным влиянием стенок аэродинамической трубы и поддерживающих устройств на характер течения в окрестности исследуемой модели, а, следовательно, и на ее аэродинамические характеристики. Отмечалась перспективность усилий ученых, направленных на разработку и развитие методов решения системы уравнений Навье-Стокса с применением LES (метод больших вихрей), с развитием которого связывается будущее вычислительных работ.
Результаты исследования ограниченного и неограниченного отрывов пограничного слоя в соплах ракетных двигателей на режимах перерасширения (такой режим работы сопл, как правило, соответствует работе двигателей ракетно-космической системы на старте) были обсуждены в докладе к.т.н. И. Э. Иванова из Московского авиационного института. Важность понимания детальных особенностей отрывной структуры течения для этого режима работы сопл реактивных двигателей связана с возможностью появления неконтролируемых боковых нагрузок, с чем, например, столкнулись разработчики европейской ракеты-носителя «Ариан-5». Возможность решения этой задачи с минимальными потерями тяги за счет применения вставок из пористого материала показана в докладе к.т.н. В. Н. Зайковского с соавторами (ИТПМ СО РАН).
Обсуждение оптических методов исследования пространственных потоков обсуждалось в докладах д.ф.-м.н. Д. М. Марковича и д.ф.-м.н. В. М. Бойко. Особое внимание было уделено применению метода PIV (измерение скорости потока по изображениям частиц). Его перспективность обусловлена возможностью получения мгновенных панорамных полей скорости потока. Однако использование метода сопряжено с рядом проблем — сложностью получения двух импульсов лазерного пучка, «правильной» организации засева потока частицами, регистрации пары изображений с хорошим разрешением и последующей их компьютерной обработкой для определения вектора скорости потока.
В работе семинара приняли участие около ста ученых. Были представлены ведущие российские научно-исследовательские организации, занимающиеся исследованиями течений жидкости и газа применительно к созданию аэрокосмической техники: ИГ им. М.А. Лаврентьева СО РАН, КТИ ВТ СО РАН, ИОА СО РАН,
ФГУП ЦИАМ им. П.И. Баранова, ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, СПбГУ, Физико-технический институт
им. А.Ф. Иоффе РАН, НПП «Лазерные системы», СПб., НПО Специальных материалов, СПб., Ижевский государственный технический университет, Самарский государственный аэрокосмический университет, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН, Новосибирский государственный университет, НИИ прикладной математики и механики Томского госуниверситета и др.), а также некоторые зарубежные университеты (Университет Ростока, Германия, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, Алматы, Казахстан, Университет Саутгемптона, Великобритания).
При закрытии семинара состоялась дискуссия, посвященная анализу состояния научных работ в области исследования высокоскоростных струйных, отрывных и нестационарных течений. Было отмечено, что тематика семинара соответствует «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации». Обсуждены как фундаментальные, так и прикладные аспекты исследования струйных и отрывных течений, выделены направления наиболее актуальных исследований:
— изучение отрывных нестационарных высокоскоростных течений как для однородной среды, так и применительно к многофазным реагирующим средам;
— исследование способов управления процессами тепло- и массопереноса в струйных течениях;
— исследования в области аэроакустики;
— совершенствование экспериментальных методов исследования высокоскоростных течений на основе применения бесконтактной лазерной диагностики;
— исследование микротечений применительно к нанотехнологиям;
— развитие эффективных вычислительных программ и разработка тестовых случаев для верификации струйных и нестационарных высокоскоростных течений.
В результате обсуждения докладов, дискуссий и переговоров существенно усилились контакты между учеными из различных регионов. Намечен ряд тем, по которым могут быть выполнены совместные работы. Обсуждался вопрос о совершенствовании организационных форм проведения семинара с целью выявления наиболее актуальных тем будущих исследований. Отмечена плодотворность развития интеграции аэрогазодинамиков со специалистами из смежных областей науки. Для участников семинара была организована экскурсия для ознакомления с аэродинамической базой ИТПМ СО РАН.
XXI Всероссийский семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям в газодинамике прошел на высоком научном и организационном уровне. Получена информация, свидетельствующая о высоком уровне исследований, выполняемых в России в целом и в ИТПМ СО РАН, в частности. Участниками особо отмечены исследования ИТПМ в области сверхзвуковых струйных течений, создание и модернизация в институте экспериментального оборудования и развитие экспериментальных методов.
Решение актуальных фундаментальных задач механики жидкости и газовой динамики, а также апробация новых вычислительных методов и их верификация будут способствовать дальнейшему развитию российской авиационной и космической техники. Очередной XXII Всероссийский семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям намечено провести в 2010 году в Санкт-Петербурге.
Фото А. Максимова
стр. 4
| 
