Лаборатория математического моделирования нелинейных процессов в газовых средах смоделировала падение Тунгусского метеорита и соударение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером. Но главная ее задача — изучение и решение проблем аэродинамики. Как работает лаборатория увидим своими глазами.
Flowmodellium — так еще называют эту лабораторию — была создана в рамках «мегагранта» в 2011 году. Необходимость в ней возникла в связи с развитием направления по аэрокосмосу, которое является одним из магистральных для МФТИ. Коллектив занимается созданием вычислительного комплекса по математическому моделированию задач высотной гиперзвуковой аэродинамики. Особенность разрабатываемого комплекса программ заключается в том, что он сочетает высокоточные и экономичные вычислительные алгоритмы с возможностью учета реальных физических эффектов.
Почему это так актуально? Одной из основных задач, которая ставится на сегодняшний день во всем мире, является моделирование возвращаемых космических аппаратов. И если нашей стране, подобно государствам Запада, удастся привлечь частные компании в аэрокосмическую область, мы станем более конкурентоспособны.
Александр Чикиткин демонстрирует гиперзвуковое течение, а именно переход от ламинарного потока к турбулентному. Оттягивание момента образования вихрей даст возможность снизить сопротивление тепловой нагрузки.
Лаборатория смоделировала падение Тунгусского метеорита, и просчитала как распространялась ударная волна после взрыва небесного тела в атмосфере Земли.
Руководитель лаборатории Сергей Утюжников, с отличием окончил МФТИ в 1983 году. Защитил докторскую диссертацию по теме «Численное исследование течений газа, инициированных сверхзвуковым движением тел в атмосфере».
«Аэрокосмос — одна из тех областей, которая в ближайшие десятилетия будет очень стремительно развиваться, — говорит он. — Соответственно, будут разрабатываться новые проекты многоразовых космических аппаратов, ориентированных на самые разные задачи. Что касается численного моделирования, мы ожидаем, что станет возможным рассчитывать сложные технологические процессы, связанные с предсказанием и проектированием термодинамического потока и тепловых нагрузок. Тем самым существенно уменьшится количество потребляемых ресурсов и при конструировании, и при самом запуске».
Заместитель заведующего лабораторией Владимир Титарев рассчитывает параметры обтекания спускаемого космического аппарата типа «Союз». Численное моделирование позволяет предсказать тепловые нагрузки на аппарат и правильно спроектировать теплозащитное покрытие.
Владимир Гаранжа, Людмила Кудрявцева и Алексей Белокрыс-Федотов (слева направо) занимаются построением расчетных сеток вокруг тел сложной формы. В данный момент оценивает качество сетки, построенной с помощью разработанного ими метода.
Коллектив лаборатории обсуждает возможность рассчитывать сложные технологические процессы, связанные с предсказанием и проектированием термодинамического потока и тепловых нагрузок.
На экране — расчетная сетка вокруг модели спускаемого космического аппарата.
Материал опубликован в журнале «За Науку» №1, 2016 год.
