Лаборатория физического и численного моделирования течений с горением в двигателях перспективных летательных аппаратов

• Разработан программный модуль zFlare, предназначенный для численного моделирования трехмерных турбулентных течений вязкого многокомпонентного газа с неравновесным горением в рамках подходов RANS и LES на многопроцессорных компьютерах. В модуле реализованы новые технологии высокопроизводительных вычислений: метод дробного шага по времени, закон стенки и др. Включены модели турбулентного горения, в том числе новейшие модели EPaSR и GPaSR. RANS- и LES-расчеты высокоскоростных течений с горением сопоставлены с открытыми базами данных и с данными экспериментов в ЦАГИ. Достигнут мировой уровень качества воспроизведения эксперимента.
  
• Организованы «огневые» аэродинамические эксперименты на высокоскоростном стенде ЦАГИ Т 131, ориентированные на валидацию физических моделей и программ. Cпроектирована и изготовлена экспериментальная модель с четырьмя парами оптических окон для визуализации структуры течения. В ходе экспериментов проводилась высокоскоростная теневая видеосъемка; визуализация излучения активных частиц в районе пламени; измерение температуры стенки термопарами; регистрация осредненных по времени распределений статического давления вдоль стенок, а также измерения пульсаций давления. Создана новая отечественная база экспериментальных данных по течениям с высокоскоростным горением в каналах.
• Создана «виртуальная экспериментальная установка», позволяющая моделировать двигатель с резонатором и вращающейся детонацией (ДРВД) для широких диапазонов определяющих параметров. Детальные численные расчеты на суперкомпьютере “Ломоносов” подтвердили возможность реализации вращающейся детонации, управления направлением вращения волны и характеристиками ДРВД. Проведено исследование горения топлива с использованием технологии термохимической конверсии топлива (ТКТ).

Внедрение результатов исследования:

• Поданы и зарегистрированы на сайте www.rosrid.ru заявки на 3 патента («Стенд для исследования рабочего процесса в прямоточной камере сгорания», «Камера сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя для летательного аппарата», «Способ функционирования детонационного двигателя и устройство для его реализации»);   
• Получено свидетельство о государственной регистрации программы zFlare;  
• Зарегистрированы 4 ноу-хау («Математическая модель «каталитического» инициирования химических реакций», «Способ вычислительно эффективного и устойчивого решения системы нелинейных уравнений модели реактора частичного перемешивания (PaSR)», «Способ устранения эффекта остановки развития процесса во времени в расчетах турбулентных течений с использованием модели SST», «Набор приемов для стабилизации вихреразрешающих расчетов течений многокомпонентных газов, в том числе с химическими реакциями»).

Образование и переподготовка кадров:

• Защиты: 2 докторские диссертации, 2 кандидатские диссертации.
• Приняты на работу в Лабораторию два аспиранта МФТИ, которые во время обучения в МФТИ проходили стажировку в Лаборатории. 
• Начальник Лаборатории осуществляет научное руководство аспирантом из Китая.
• Сотрудники Лаборатории преподают на факультете аэродинамики и летательной техники МФТИ (курсы по моделям турбулентности, по газовой динамике и газодинамике горения и др.). 

• Лаборатория плазменных методов управления воспламенением и горением в высокотемпературных потоках Объединенного института высоких температур РАН (Россия): подготовлена заявка на грант РНФ для проведения совместного расчетно-экспериментального исследования

• «Лаборатория Кинтех» Сколково (Россия): имеется договоренность о совместной работе в 2020-2021 гг.