|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ПсковГУ |
||
Управление затопленными струями с целью оптимизации характеристик неустойчивостиНИР
Submerged jets control for optimisation of their instability characteristics
- Руководитель НИР: Зайко Ю.С.
- Ответственные исполнители: Гареев Л.Р., Спасова А.А.
- Участники НИР: Ашуров Д.А., Гареев Л.Р., Экстер Н.М.
- Подразделение: 103 Лаборатория экспериментальной гидродинамики
- Срок исполнения: 1 января 2022 г. - 31 декабря 2023 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): МК-4090.2022.4
- Номер ЦИТИС: 122053000075-3
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к передовым цифровым, интеллектуальным технологиям
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.33 Газовая динамика
- Классификатор OECD: Прикладная математика
-
Ключевые слова:
затопленная струя, гидродинамическая устойчивость, переход к турбулентности в струе, неустойчивость струи
jet instability, transition to turbulence in a jet, submerged jet, hydrodynamic stability -
Описание:
Целями научного исследования являются создание и применение алгоритма управления затопленными струями, который позволит рассчитывать геометрию устройства, формирующего струю с требуемыми характеристиками линейной неустойчивости или заданным профилем скорости.
-
Abstract:
We will develop the algorithm that connects the channel geometry, the initial velocity profile of the jet and the jet instability characteristics within the linear stability theory. Forming devices obtained by the algorithm will be made and the jets formed by them will by experimentally studied.
-
Планируемые результаты:
1. Будет разработана программа-оптимизатор (для минимизации заданного функционала) и проведена её валидация. 2. Будет разработан решатель для поиска собственных значений уравнения Орра-Зоммерфельда (решение задачи линейной устойчивости в вязком приближении) для осесимметричной струи. 3. На языке Python будет написана управляющая программа для взаимодействия программы-оптимизатора, комплекса для CFD моделирования течения в формирующем устройстве и решателя задач неустойчивости. 4. Будут проведены тестовые расчёты для отладки программ и финальные расчёты для получения устройств, формирующих струи с оптимизированными характеристиками. 5. Будут изготовлены натурные формирующие устройства с полученными в ходе оптимизации геометриями. 6. Будут проведены эксперименты для определения характеристик, в том числе характеристик неустойчивости, полученных струй. Будет определена длина ламинарных участков созданных струй, будут измерены профили скорости и пульсации в струях; в длинной ламинарной струе характеристики линейных возмущений (диапазоны частот и длины наиболее быстро растущих волн) будут измерены и сравнены с предсказаниями линейной теории гидродинамической устойчивости, применённой на этапе оптимизации.
- Добавил в систему: Зайко Юлия Сергеевна
Источник финансирования НИР
| грант Президента РФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Управление затопленными струями с целью оптимизации характеристик неустойчивости |
| Результаты этапа: Разработан алгоритм поиска геометрии устройства, формирующего струю с заданным профилем скорости. Геометрия формирующего устройства параметризована полиномом 6-й степени. Показано, что алгоритм позволяет найти геометрию, обеспечивающую требуемый профиль, однако, существуют ограничения сходимости алгоритма, вызванные выбором способа параметризации геометрии. Для управления струями с помощью данного алгоритма будут использованы более сложные функционалы, включающие в себя характеристики неустойчивости (и/или их комбинации): например, скорости роста и сноса малых возмущений. | ||
| 2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Управление затопленными струями с целью оптимизации характеристик неустойчивости |
| Результаты этапа: Для струй с профилем скорости с одной точкой перегиба, задаваемым двумя параметрами, один из которых отвечает за положение точки перегиба, второй — за ширину сдвигового слоя, разработан и реализован алгоритм поиска длины участка локальной абсолютной неустойчивости. Проанализировано 600 пар значений параметров, задающих начальный профиль скорости, построена зависимость длины участка локальной абсолютной неустойчивости от значений параметров. На плоскости параметров в исследованном диапазоне определена обсласть, где длина участка локальной абсолютной неустойчивости максимальна. Для профиля из этой области методом градиентного спуска получена геометрия канала диффузора, формирующая его. С помощью 3D печати изготовлен диффузор с найденной геометрией стенки, будет проведен эксперимент по визуализации и анализу возмущений в струе, формируемой им. Проведен тестовый эксперимент на другой геометрии диффузора, которая, однако, формирует струю с профилем, близким к тем, которые находятся в зоне максимальной длины абсолютно неустойчивого участка. Визуализацией в задымленной струе показано, что кроме формирования вихрей Кельвина-Гельмгольца, в ней формировались зоны завихренности, движущиеся вверх по потоку. Эта струя, судя по всему, находится на границе абсолютной и конвективной неустойчивости. В задаче о затягивании ламинарного участка струи круглого поперечного сечения проведена модификация имеющегося диффузора с целью удаления локального ламинарного отрыва внутри диффузора. Изготовлен соответствующий диффузор, проведена визуализация струи, формируемой им, в лазерном ноже, получена струя с ламинарным участком до 6D. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".