Докладчик: Суржиков С.Т. (Институт проблем механики им. А.Ю.Ишлинского РАН)

Название доклада: “Модели физической и радиационной газодинамики, используемые в аэрофизике входа твердых тел в плотные слои атмосфер планет”

Краткое содержание доклада:
Обсуждается трехмерная компьютерная радиационно-газодинамическая модель, используемая для анализа процессов нагрева и разрушения твердых тел, входящих в плотные слои атмосфер планет. Модель основана на уравнениях движения вязкой, теплопроводной, химически и физически неравновесной, излучающей и поглощающей сплошной среды и подразумевает использование баз данных термодинамических, кинетических и радиационных свойств. Разработанная радиационно-газодинамическая модель позволяет предсказывать характеристики поля течения и теплового излучения не только в окрестности лобовой поверхности входящего в плотные слои атмосферы тела, но также в его ближнем и дальнем следе. Особенностью данной расчетной модели является объединение в единый расчетный комплекс вычислительных моделей газодинамических, кинетических и радиационных процессов, что позволяет анализировать течения химически, ионизационно- и радиационно- неравновесного газа в многогрупповом и “line-by-line” приближениях переноса излучения. Разработанный компьютерный код NERAT-3D (3 Dimensional Non-Equilibrium Radiative AeroThermodynamics) обеспечен генератором пространственных расчетных сеток, создаваемых гибридным (расчетно-аналитическим методом) в отдельных блоках расчетной области, что позволяет производить эффективную параллелизацию вычислительных алгоритмов не только по принципу расщепления по физическим процессам, но также по принципу расщепления по расчетным подобластям. Газодинамические уравнения интегрируются с применением явных конечно-разностных методов второго порядка точности по пространству. Уравнение сохранения энергии в форме уравнения Фурье-Кирхгоффа относительно температуры поступательного движения частиц интегрируется неявным конечно-разностным методом второго порядка по времени и по пространству отдельно от уравнений газовой динамики. Аналогичные неявные конечно-разностные методы применяются также для интегрирования уравнений диффузии многокомпонентной химически реагирующей смеси газов и уравнений сохранения колебательной энергии в рамках модового приближения. Для расчета радиационного теплообмена вычислительные модули программного кода NERAT-3D сопряжены с компьютерным кодом ASTEROID (Aerophysics and Selective Transfer of Electromagnetic Radiation from Ionized Domains), который используется для моделирования спектральных коэффициентов поглощения и испускания газоплазменных смесей сложного химического состава, а также переноса селективного теплового излучения в трехмерных областях.