ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной задачи об эволюции трехмерного вихревого следа за длинным круговым цилиндром в областях большой протяженности, включающих этапы зарождения, развития и разрушения дорожки Кармана, а также зарождения и развития вторичной вихревой дорожки. Рассматриваются два типа граничных условия на боковых гранях расчетной области (в которые упираются концы обтекаемого цилиндра): условия проскальзывания и прилипания. Исследуется влияние внешних воздействий на развитие аэродинамического следа за цилиндром и на трехмерность течения. Изучаются следующие способы внешнего воздействия: вращение цилиндра с постоянной скоростью, внесение в поток второго цилиндра или подвижного экрана. Основные цели проекта: сбор данных о характеристиках течения (о структуре и интенсивности вихрей в следе, о пульсациях скорости, о положении границ характерных областей) при различных числах Рейнольдса, изучение степени влияния трехмерности, а также построение модели развития вихревого следа с помощью теории гидродинамической неустойчивости. Основой этих исследований являются эффективные методы численного решения трехмерных краевых задач для уравнений Навье-Стокса с применением суперкомпьютерных технологий, развитие которых - одна из первостепенных задач данного проекта.

Разработаны алгоритмы численного решения полных уравнений Навье-Стокса, описывающих трёхмерные нестационарные течения сжимаемых вязких газов. Начально-краевые задачи решались методом стабилизированных конечных элементов на неструктурированных тетраэдральных сетках. Построена и отлажена параллельная реализация алгоритмов для систем с распределенной памятью на основе технологии MPI для суперкомпьютеров “Ломоносов” и СКИФ-МГУ "Чебышёв". Основной прием, используемый для обеспечения масштабируемости программы, состоит в следующем: каждый MPI процесс проводит вычисления только для части узлов расчетной сетки и содержит информацию о соседних (фиктивных) узлах, необходимых для счета и находящихся на другом процессе. Рассмотрена задача о переходе к трехмерности в следе при обтекании коротких цилиндров, ограниченных плоскостями. Проведено сопоставление результатов по этой задаче с данными о неустойчивости плоскопараллельного обтекания длинного цилиндра относительно трехмерных возмущений. Исследовано влияние сжимаемости на развитие плоскопараллельного вихревого следа. Изучены особенности трансзвуковых режимов, на которых вихри зарождаются не на теле, а в потоке из-под ударной волны; и режимов с наличием двух частот в следе, возникающих в результате срыва вихрей и периодического движения локальных сверхзвуковых зон.