The object of research, development or design (in Russian) : Высокоскоростное турбулентное течение многокомпонентного газа с перпендикулярным вдувом струи; турбулентная круглая струя совершенного газа в спутном поток; динамика частиц в высокоскоростном турбулентном слое смешения; энергетически устойчивая конечно-разностная схема высокого порядка аппроксимации (energy stable weighted essentially non-oscillatory scheme, ESWENO) для гиперболических систем уравнений с кусочно-непрерывными начальными условиями.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Сутегі ағынының перпендикулярлы бүркуімен көп компонентті газдың жоғары жылдамдықты турбулентті ағыны; тұрақсыз жетілдірілген дөңгелек газ ағыншасын бағыттас ағынға үрлеу; жоғары жылдамдықты турбулентті араластыру қабатындағы бөлшектер динамикасы; бөлшекті үзіліссіз бастапқы шарттары бар гиперболалық теңдеулер жүйелері үшін энергетикалық орнықты шекті-айырымды жоғары ретті аппроксимациялы (energy stable weighted essentially non-oscillatory scheme, ESWENO) сұлба.

Aim of work (in Russian) : Математическое моделирование турбулентных эффектов сжимаемости и неравновесности и изучение их влияния на закономерности высокоскоростных пространственных течений в канале; прямое численное моделирование динамики твердых частиц в сверхзвуковом слое смешения с учетом влияния сжимаемости газа на движение частиц; разработка энергетически устойчивой конечно-разностной схемы высокого порядка аппроксимации

Aim of work (in Kazakh) : Сығылудың турбуленттік әсерін математикалық модельдеу және оның каналдағы жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан жоғары кеңістіктік ағындағы заңдылықтарға әсерін зерттеу; жоғары жылдамдықты араласу қабатында газдың сызылу әсерін ескере отырып қатты бөлшектердің динамикасын тікелей сандық модельдеу; жоғары ретті аппроксимациялы энергетикалық орнықты шекті-айырымды сұлба құру.

Методы исследования (на русском) : Новый способ учета эффектов сжимаемости и неравновесности в модели турбулентности для расчета высокоскоростных течений и его верификация на примере k-ω модели турбулентности; разработка модели разделенного течения фаз, учитывающей взаимное корреляцию сжимаемого газа и частиц на динамику частиц в турбулентном слое смешения; построение энергетически устойчивой конечно-разностной схемы высокого порядка аппроксимации (ESWENO) для гиперболических систем, обеспечивающей корректное разрешение вблизи разрывов.

Методы исследования (на казахском) : Жоғары жылдамдықты ағындар үшін турбуленттілік моделінде сығылу мен тепе-теңсіздік әсерлерін жаңаша тізгіндеу және оны k-ω турбуленттілік моделінің мысалында анықтау жүргізілді; көпкомпонентті турбуленттік араласу қабатында бөлшектердің жылдамдығына сығылмалы газдың стохастикалық турбуленттілік әсерін ескеретін фазалары бөлінген ағын моделі құрылды; үзілістер маңында дұрыс шешімді қамтамасыз ететін гиперболалық теңдеулер жүйелері үшін жоғары ретті аппроксимациялы энергетикалық орнықты шекті-айырымды сұлба (ESWENO) құрылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Построена k-ω модель турбулентности с учетом эффекта сжимаемости и неравновесность. Изучено влияние толщины пограничного слоя и параметра нерасчетности на формирование ударно-волновой структуры для задачи перпендикулярного вдува струи водорода с нижней стенки в турбулентный сверхзвуковой воздушный поток. Осуществлена постановка задачи нестационарного турбулентного вдува струи совершенного газа в спутный поток в трехмерном канале с использованием метода LES. Сформулированы детерминистические возмущения на входе для активного воздействия на струю. Изучена динамика потока и рост слоя смешения и выявлен соответствующий тип детерминированных возмущений. Для моделирования динамики частиц в высокоскоростном турбулентном слое смешения на основе эйлерово-лагранжева подхода разработан усовершенствованный метод разделенного течения фаз (ISSF). Выполнено прямое численное моделирование (DNS) квазидвумерного течения многокомпонентного газа в слое смешения с впрыском твердых частиц и детально изучена динамика частиц. Построена энергетически устойчивая схема высокого порядка аппроксимации (ESWENO) для гиперболической системы уравнений с разрывными решениями. Разработан численный алгоритм решения уравнений Навье-Стокса в широком диапазоне чисел Маха

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Турбуленттіліктің теңсіздігі мен сығылу әсерін ескере отырып k-ω турбуленттік моделі құрылды. Шекаралық қабаттың қалыңдығы мен ағынша қысымының ағыс қысымына қатынасының соғылмалы-толқынның құрылымына, араласу қабатының қалыптасуына және астыңғы қабырғадан турбулентті жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан жоғары ауа ағынына сутектің перпендикулярлы үрленетін ағынша есептері үшін құйындардың пайда болуына әсері зерттелді. Жетілдірілген газдың бағыттас үш өлшемді каналға турбулентті үрленетін ағыншаның тұрақсыз есебінің қойылымы LES әдісін пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Бұл үшін кірісінде ағыншаға белсенді әсер ету үшін детерминистикалық ауытқулар қойылады. Жоғары жылдамдықты турбулентті араласу қабатында Эйлер-Лагранж әдісі негізінде газдың сығылуының бөлшектер қозғалысына әсерін ескере отырып, бөлшектердің таралу динамикасы есебін математикалық құру мақсатында фазаның бөлінген ағынының жетілдірілген әдісі (ISSF) құрылды. Араласу қабатында қатты бөлшектерді үрлеу көпқұрамды газдың квази екі өлшемді ағынының тура сандық модельдеуі (Direct Numerical Simulation, DNS) құрылды зерттелді. Үзілісті шешімді гиперболалық жүйелер үшін жоғары ретті аппроксимациялы энергетикалық орнықты (ESWENO) сұлбасы құрылды. Мах сандарының үлкен ауқымында Навье-Стокс теңдеулерін шешу үшін сандық алгоритм құрылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Исследования закономерностей турбулентного слоя смешения и динамики дисперсной среды относятся к числу сложных научно-технических проблем. Они имеют большой практический интерес и используются в технике для снижения выброса транспортных загрязняющих веществ в атмосфере, улучшения смешения струй в двигателях внутреннего сгорания; для разработки солнечных термохимических систем. Разработанные численные модели и методы решения служат надежным инструментом для изучения сжимаемых течений и динамики многофазных сред.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Турбулентті араласу қабаты мен дисперсті ортаның динамикасының заңдылықтарын зерттеу күрделі ғылыми-техникалық мәселелер қатарына жатады. Олар үлкен практикалық қызығушылық тудырады және техникада ауадағы көліктерден ауаны ластайтын заттарды азайту үшін қолданылады, іштен жану қозғалтқыштарының жану камерасында ағыншалардың араласуын жақсартуда; күннің термохимиялық жүйелерін құруда қолданылады. Өндірілген сандық модельдер мен шешу әдістері сығылатын ағындар мен көпфазалы жүйенің динамикасын зерттеуде сенімді құрал ретінде қызмет атқарады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) :

Efficiency (in Kazakh) :

Field of application (in Russian) : Исследования, проведенные по теме проекта, носят теоретический характер и являются вкладом в фундаментальные исследования в области турбулентных струй, слоя смешения и многофазных сред. Разработанный в ходе реализации проекта численный алгоритм решения уравнений Навье-Стокса для широкого диапазона чисел Маха может быть полезен для дальнейшего моделирования турбулентных потоков, а также процессов горения. Кроме того, разработанные численные методы для расчета течений газовзвеси позволят изучать закономерности межфазных и внутрифазных взаимодействий (трение, теплообмен, фазовые переходы и химические реакции). Полученные результаты могут быть использованы для качественного и количественного анализа конкретных устройств, а также позволят значительно снизить экономические и социальные риски, что является привлекательным как с экономической, так и с практической стороны.

Field of application (in Kazakh) : Жоба тақырыбында жүргізілген зерттеулер теориялық болып табылады және іргелі ғылымдағы турбуленттік ағындар, араласу қабаты және көпфазалы ағындар салаларына үлес қосады. Навье-Стокс теңдеулерін Maх сандарының кең ауқымы бойынша жобалау барысында әзірленген сандық алгоритм турбулентті ағындарды әрі қарай жандандыруға, сондай-ақ жану процестеріне пайдаланылуы мүмкін. Сонымен қатар, газды суспензия ағынын есептеудің әзірленген сандық әдістері фазааралық және ішкі фазалық өзара әрекеттесу моделін (үйкеліс, жылу, фазалық ауысу және химиялық реакциялар) зерттеуге мүмкіндік береді. Алынган нәтижелер нақты құрылғыларды сапалы және сандық талдау үшін пайдаланылуы мүмкін, сонымен қатар экономикалық және практикалық тұрғыдан тартымды болатын экономикалық және әлеуметтік тәуекелдерді едәуір төмендетеді.