Численное моделирование ударно-волновых структур в сверхзвуковых потоках неравновесного колебательно-возбужденного газа
Российский научный фонд, Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 23-71-00016
Храпов С.С.
1, Хоперсков А.В.
1, Храпов Н.С.
11Волгоградский государственный университет, Волгоград, Россия

Email: khrapov@volsu.ru, khoperskov@volsu.ru, pmfb-231_953278@volsu.ru
Поступила в редакцию: 6 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 10 июня 2025 г.
Принята к печати: 10 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 10 ноября 2025 г.
Рассмотрена динамика двумерных течений неравновесного газа с учетом релаксационных процессов, вязкости и теплопроводности. На основе численного газодинамического метода MUSCL реализован параллельный вычислительный алгоритм, позволяющий с высоким пространственным разрешением изучать нелинейные волновые структуры, возникающие в неравновесной среде из-за развития газодинамических неустойчивостей. Показано существенное повышение (в 100-1000 раз) производительности вычислений при использовании параллельных версий вычислительного кода для GPUs. Проведено численное моделирование ударно-волновых структур в плоском двумерном канале с инжекцией сверхзвуковой струи неравновесного газа. Ключевые слова: неравновесный газ, сверхзвуковые струи, ударные волны, численные методы, параллельные вычисления на GPUs.
- Ф.А. Максимов. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 26 (1), 1160 (2025). http://chemphys.edu.ru/issues/2025-26-1/articles/1160/
- R. Seleznev. Fluid Dynamics, 58, 1584 (2023). DOI: 10.1134/S0015462823602607
- И.А. Широков, Т.Г. Елизарова. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 26 (1), 1173 (2025). http://chemphys.edu.ru/issues/2025-26-1/articles/1173/
- S.T. Surzhikov. Fluid Dynamics, 58 (1), 113 (2023). DOI: 10.1134/S0015462822700033
- А.И. Осипов, А.В. Уваров. УФН, 162 (11), 1 (1992). DOI: 10.3367/UFNr.0162.199211a.0001
- Г.Г. Антонов, В.Б. Ковшечников, Ф.Г. Рутберг. ЖТФ, 86 (5), 96 (2016)
- А.В Авдеев, А.С. Борейшо, И.А. Киселев, А.В. Морозов, А.Е. Орлов. Фотоника, 14 (8), 648 (2020). DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2020.14.8.648.661
- А.И. Осипов, А.В. Уваров. УФН, 166 (6), 639 (1996)
- V.G. Makaryan, N.E. Molevich. Plasma Sources Sci. Technol., 16 (1), 124 (2007). DOI: 10.1088/0963-0252/16/1/017
- S.S. Khrapov. Fluid Dynamics, 59 (4), 899 (2024). DOI: 10.1134/S0015462824602584
- С.С. Храпов. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 25 (7), 1151 (2024). http://chemphys.edu.ru/issues/2024-25-7/articles/1151/
- С.С. Храпов, Г.С. Иванченко, В.П. Радченко, А.В. Титов. ЖТФ, 93 (12), 1727 (2023). DOI: 10.61011/JTF.2023.12.56805.f213-23
- J. McKevitt, E.I. Vorobyov, I. Kulikov. J. Parallel Distributed Computing, 195, 104977 (2025). DOI: 10.1016/j.jpdc.2024.104977
- A. Radhakrishnan, H. Le Berre, B. Wilfong, J.-S. Spratt, M. Rodriguez, T. Colonius, S.H. Bryngelson. Comp. Phys. Commun., 302, 109238 (2024). DOI: 10.1016/j.cpc.2024.109238
- B. van Leer, J. Comp. Phys., 32 (1), 101 (1979)
- S.S. Khrapov, A.V. Khoperskov. Supercomp. Frontiers and Innovations, 11 (3), 27 (2024). DOI: 10.14529/jsfi240302
- Э.А. Ковач, С.А. Лосев, А.Л. Сергиевская, Н.А. Храпак. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 10, 332 (2010). http://chemphys.edu.ru/issues/2010-10/articles/332/
- E.F. Toro, M. Spruce, W. Speares. Shock Waves, 4 (1), 25 (1994)
- С. Храпов. Математическая физика и компьютерное моделирование, 28 (1), 60 (2025). https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/component/ attachments/download/1223
- V. Radchenko, S. Khrapov, A. Khoperskov. in 2024 6th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). IEEE Xplore (Lipetsk, Russian Federation, 2024), p. 533. DOI: 10.1109/SUMMA64428.2024.10803831