Численное моделирование на основе уравнений Навье–Стокcа течений высокотемпературного вязкого газа

В рамках создаваемой в Институте механике МГУ вычислительной технологии представлена неявная квазимонотонная конечно-разностная схема для решения уравнений Навье–Стокса, имеющая повышенный порядок точности по пространственным переменным и использующая для расчета конвективных потоков точное решение задачи Римана. Построение неявного оператора опирается на характеристические свойства базовых уравнений.
Вычислительная технология позволяет рассчитывать течения высокотемпературного газа и плазмы в практически важных задачах внутренней и внешней аэротермодинамики на основе единого алгоритмического комплекса, использующего различные газодинамические модели течения, модели газовой среды, специализированные базы данных по термодинамическим, кинетическим и транспортным свойствам индивидуальных газов и газовых смесей.
Применительно к созданной вычислительной технологии разработаны различные классы моделей газовых сред, позволяющих адекватно описывать течения диссоциированного и частично ионизованного высокотемпературного газа с учетом химической неравновесности и колебательной релаксации молекул газовой смеси в потоке.
Представлены результаты численного моделирования процессов и течений высокотемпературного газа и плазмы в разрядных каналах индукционных плазмотронов ВГУ-4 (ИПМех) и ВАТ-104 (ЦАГИ) и в истекающих из них до- и сверхзвуковых недорасширенных струях различных газов с использованием однотемпературных и многотемпературных классов моделей газовых сред.
Численно исследован теплообмен истекающих из разрядных каналов струй различных газов с моделями, установленными в рабочих трактах установок, для определения каталитических свойств материалов их поверхности.
Представлены примеры расчета пространственного сверхзвукового обтекания моделей летательных аппаратов ламинарным и турбулентным потоками воздуха; приведено сопоставление тепловых потоков к их поверхностям с экспериментальными значениями.