Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus

Газовая динамика и горение

газовая динамика 1.jpg

Газовая динамика имеет первостепенное значение для проектирования авиационных двигателей. Движение рабочего тела, которое в ВРД является газовой средой, – один из ключевых процессов, определяющих конструктивный облик и параметры силовой установки.

Решения задач оптимизации форм элементов двигателя, взаимодействующих с газовой средой, дают представления о предельных параметрах, которые могут быть достигнуты при решении практических задач проектирования и конструирования объектов и элементов силовой установки.

Газовая динамика ввиду исключительной сложности изучаемых явлений находится на стыке фундаментальной и инженерной наук. Осуществление этой связи, когда теоретические и экспериментальные исследования порой трудноформализуемых процессов приводят к решению инженерных проблем, является одной из главных задач специалистов в области газовой динамики ЦИАМ. Для этого необходимо сочетать высочайший уровень теоретической подготовки с чутьем конструктора, умение применять как сложнейший математический аппарат, так и самые современные методы экспериментальных исследований.

Инициатором работ в ЦИАМ в этом направлении в 1952 г. стал выдающийся ученый, математик, специалист в области механики сплошных сред академик Л.И. Седов.

В ЦИАМ сформировались две научные школы, получившие широкое признание как в стране, так и за рубежом. Академик Г.Г. Черный, один из основоположников современной теоретической газовой динамики, развивал такие направления, как газовая динамика больших скоростей, задачи оптимального профилирования, взаимодействие ударных волн и пограничного слоя, физическая газовая динамика. Профессор, доктор технических наук Г.Н. Абрамович сформировал научное направление по исследованию процессов смешения и горения, турбулентности, тепломассообмена и турбулентных струйных течений. 

Направления работ

Работы по теоретической и прикладной газовой динамике ведутся в ряде подразделений ЦИАМ и обычно связаны с конкретными техническими объектами и их элементами. Эти работы включают создание математических моделей газодинамических процессов, разработку численных методов их решений и верификацию теоретических исследований экспериментами. Среди основных направлений многолетних работ института, связанных с проблемами газовой динамики, можно перечислить следующие:

– исследование воздухозаборников, в том числе с использованием натурных моделей СУ;

– исследование дозвуковых, сверхзвуковых и смешанных течений в лопаточных машинах, построение оптимальных конфигураций лопаток компрессора и турбины;

– исследования всережимных (в том числе поворотных) сопел ГТД;

– исследование мотогондол, в том числе с использованием натурных моделей СУ;

– шум реактивных струй и использование средств шумоглушения (лепестковые насадки, шевронные сопла и др.);

– шум вентилятора ТРДД, элементов компрессора и турбины, методы снижения шума компрессорной группы, звукопоглощающие конструкции (ЗПК); 

– дозвуковые течения в переходных каналах ТРДД;

– газодинамика, горение и теплообмен в камерах сгорания;

– теплообмен на турбинных лопатках, определение коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения;

– возбуждение ультразвуковых колебаний в каналах с протоком газа с целью интенсификации теплообмена;

– решение проблем электризации ЛА;

– магнитогазодинамические методы управления внутренними и внешними сверх- и гиперзвуковыми потоками;

– нестационарные течения и течения с детонационными волнами;

– турбулентные течения и турбулентное горение;

– развитие методов математического моделирования нестационарных и переходных газодинамических процессов в элементах ВРД.

В настоящее время ученые института имеют на вооружении созданные ими математические модели высокого уровня для решения исследовательских и прикладных задач в этих направлениях. На базе разработанных вычислительных приемов и программ освоены компьютерные и суперкомпьютерные технологии, которые позволяют проводить, наряду с теоретическим, вычислительное моделирование в указанных направлениях исследований.


Материалы по теме