Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Сабельников Владимир Анатольевич Россия
Номер договора
14.G39.31.0001
Период реализации проекта
2017-2021
30
Количество специалистов
10
научных публикаций
Общая информация

Сотрудники лаборатории занимаются такими фундаментальными проблемами современной аэро- и газовой динамики, как проблемы адекватного моделирования высокоскоростных многомерных нестационарных течений и горения в энергоустановках. Их решение имеет важные приложения в области высокоскоростных транспортных средств.

Название проекта: Исследования и разработки физических моделей и численных технологий описания режимов горения в двигателях летательных аппаратов

Приоритет СНТР: а, б


Цели и задачи

Направления исследований:

  • Совершенствование, разработка и высокоэффективная реализация в компьютерных программах физических моделей высокоскоростного турбулентного горения в высокоскоростных камерах сгорания, ориентированных на расчеты в рамках подходов RANS и LES
  • Создание на основе «огневого» аэродинамического эксперимента (проведенного в аэродинамической трубе АДТ Т-131 ЦАГИ) отечественной базы экспериментальных данных по высокоскоростным течениям с горением в каналах
  • Разработка и детальное расчетно-теоретическое исследование модели двигательного устройства с резонаторной полостью, в котором сгорание топлива происходит во вращающейся волне детонации

Цель проекта: Разработка и валидация моделей различных режимов горения в ВРД, а также создание специального программного обеспечения для использования в цикле аэродинамического проектирования силовых установок летательных аппаратов


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • 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.). 

Сотрудничество:
  • 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. 


Скрыть Показать полностью
Vlasenko V., Voloshchenko O., Sabelnikov V., & Talyzin V.
Choice of Geometry and Operating Regimes for Experimental Dual-Mode High-Speed Propane-Fueled Combustion Chamber. AIP Conference Proceedings 1893(1): 030071 (2017).
Vlasenko V.V., Matyash E.S., Molev S.S., Sabelnikov V.A., and Talyzin V.A.
Simulation of flow development in high-speed combustor in 2D and 3D formulations Citation. AIP Conference Proceedings 2027: 030076 (2018).
Ivankin M., Nikolaev A., Sabelnikov V., Shiryaeva A., Talyzin V., Vlasenko V.
Complex Numerical-Experimental Investigations of Combustion in Model High-Speed Combustor Ducts. Acta Astronautica. 2019. Vol.158, p.425-437. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.11.046
Ширяева А.А.
Применение модели реактора частичного перемешивания для учета взаимодействия турбулентности и горения на основе уравнений Рейнольдса // Ученые записки ЦАГИ. 2018. Т.48 №8.
Левин В. А., Мануйлович И. С., Марков В. В.
Вращающаяся волна детонации в кольцевом зазоре // Труды Математического института имени В. А. Стеклова РАН. 2018. Т. 300. С. 135–145.
Levin, V. A., Zhuravskaya, T. A.
The Methods of Control of Stabilized Detonation Location in a Supersonic Gas Flow in a Plane Channel. Combustion Science and Technology. 2018. PP.1-13. https://doi.org/10.1080/00102202.2018.1557641
Troshin A., Shiryaeva A., Vlasenko V., Sabelnikov V.
(2019) Large-Eddy Simulation of Helium and Argon Supersonic Jets in Supersonic Air Co-flow. In: Örlü R., Talamelli A., Peinke J., Oberlack M. (eds) Progress in Turbulence VIII. iTi 2018. Springer Proceedings in Physics, vol 226. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22196-6_40
Власенко В.В., Ноздрачев А.Ю., Сабельников В.А., Ширяева А.А.
Анализ механизмов стабилизации турбулентного горения по данным расчетов с применением модели реактора частичного перемешивания. Горение и взрыв. 2019. Т. 12. № 1. С. 43-57. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37133454
Vlasenko, V. V., Sabelnikov, V. A., Molev, S. S., Voloshchenko, O. V., Ivankin, M. A., & Frolov, S. M.
Transient combustion phenomena in high-speed flows in ducts. // Shock Waves. 2020. Vol.30. P.245-261. https://doi.org/10.1007/s00193-020-00941-4
Власенко В.В., Лю В., Молев С.С., Сабельников В.А.
Влияние условий теплообмена и химической кинетики на структуру течения в модельной камере сгорания ONERA LAPCAT II. Горение и взрыв. 2020. В печати. http://ru.combex.org/conf_files/prog2020.pdf
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория комбинаторных и геометрических структур

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Математика и механика

Долгопрудный

Пах Янош

США, Венгрия

2019-2021

Международная лаборатория динамических систем и приложений

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный Исследовательский Университет "Высшая Школа Экономики"

Математика и механика

Нижний Новгород

Тураев Дмитрий Владимирович

Израиль, Россия

2019-2021

Научно-исследовательская лаборатория проблем прочности, динамики и ресурса

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского»

Математика и механика

Нижний Новгород

Делль Изола Франческо

Италия

2018-2020