В МАИ работают над инновационной моделью динамики газов для гиперзвука
В Московском авиационном институте (МАИ) работают над совершенствованием вычислительных методов и математических моделей, способных описывать характеристики окружающей среды при взаимодействии с летательным аппаратом, движущимся на высокой скорости. Об этом сообщает пресс-служба МАИ.
Развитие аэрокосмической отрасли и, в частности, переход к гиперзвуковым технологиям, требует качественного совершенствования вычислительных методов и математических моделей. Решению этой проблемы посвящена работа выпускницы Московского авиационного института, ассистента кафедры 105 «Аэродинамика летательных аппаратов» Алёны Тихоновец. В конце минувшего года она защитила кандидатскую диссертацию по теме «Разработка комбинированной физико-математической модели для описания течений высокой динамической неравновесности». Автор представила в своей работе ряд перспективных методов, позволивших на порядки повысить эффективность её модели по сравнению с аналогами.
Работа над проектом велась с 2016 года под руководством доктора физико-математических наук, профессора кафедры 105 Юрия Алексеевича Никитченко. Также в рабочую группу вошли заведующий кафедрой Сергей Александрович Попов и аспиранты Наталья Сергеева, Максим Березко, Дмитрий Кудрявцев. «Уравнения, позволяющие нам описывать процессы на дозвуковых и умеренных сверхзвуковых скоростях, перестают работать на гиперзвуке, — объясняет Алёна. — Часть процессов при высоких скоростях протекают очень быстро, и, ввиду сложности и дороговизны натурных экспериментов, необходимы математические модели, которые могли бы эффективно рассчитывать значения давления, температуры, плотности при обтекании воздухом поверхности тела той или иной формы. Существующим сегодня моделям, как правило, не хватает либо точности, либо скорости расчёта. Основное же преимущество нашей модели — это компромисс вычислительной экономичности и точности относительно совпадения с экспериментом».
Среди факторов, которые способствовали достижению командой исследователей высокого результата, — использование специальной методики расчёта, позволяющей существенно ускорить процесс. «Мы нашли способ не сохранять каждый раз в памяти значение, полученное на очередной итерации. Это значительно экономит память и повышает скорость расчёта в сотни раз, — говорит автор модели. — Сейчас в мире работы в этой области вышли на плато: скорость расчётов кардинально увеличить техническим образом невозможно. Даже если мы используем более мощный суперкомпьютер, качественного прорыва не случится: пока нет такой технологии, которая бы это позволяла. Поэтому мы вынуждены ускорять процесс программными или математическими методами, и именно этот вариант будет актуальным в ближайшее время. Средства на исследования выделяются Министерством образования и науки РФ в рамках госзадания. В настоящее время коллективом кафедры запатентованы две программы — для расчёта фронта ударной волны и обтекания активной поверхности».
