Разработка программно-методического обеспечения для расчетов тепло-гидродинамического состояния при сверхзвуковом обтекании тела с учетом интерференций конфигураций

Разработаны на основе физических представлений о взаимодействиях ударные волны – турбулентный пограничный слой и интерференции конфигураций, вызванные ударно-ударными взаимодействиями, математические модели тепло-газодинамического состояния для исследования сверхзвукового обтекания летательных аппаратов (ЛА) с учетом сжимаемости среды и диссипативных эффектов, вызывающих интенсивное их нагревание. Созданы трехмерные численные модели тепло-газодинамического состояния сверхзвуковых ЛА для исследования интерференций разных конфигураций, обусловленных такими системами как корпус-аэродинамический руль, корпус-перпендикулярный цилиндр, корпус-газовый поток, выходящий перпендикулярно или под углом к нему, корпус-клиновидная надстройка. Проведена верификация разработанных численных моделей физического состояния при сверхзвуковом обтекании элементов ЛА для исследования взаимодействий скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем и интерференций конфигураций с использованием экспериментальных данных, полученных на канонических конфигурациях ЛА в сверхзвуковых трубах. Выполнены оценки разных моделей турбулентности и численных решателей сформулированной задачи на примере сверхзвукового крыла и установлено, что наиболее достоверные данные могут быть получены с использованием k-ω SST модели турбулентности и решателя с коррекцией плотности rhoCentralFoam, входящего в состав свободного открытого программного обеспечения OpenFOAM. Разработано программно-методическое обеспечение на основе свободного программного кода OpenFOAM для проведения численного анализа полей течения среды, теплообмена и прогревания ЛА при сверхзвуковом обтекании тел, что является мощным инструментом для изучения взаимодействий ударная волна – турбулентный пограничный слой и интерференций различных конфигураций. Благодаря своей универсальности, данные разработки могут быть применены не только для исследования сверхзвуковых ЛА, но и при численном анализе тепло-гидродинамического состояния, например, различного теплообменного и печного оборудования. Результаты работы внедрены в производство.