Лаборатория № 13 является одной из старейших в ИТПМ, всего на 10 лет моложе самого Института. До 2011 года она носила название лаборатории исследований гиперзвуковых течений. Её первым заведующим был выпускник МФТИ Илья Гиршевич Друкер.
После трагической гибели И.Г. Друкера при сплаве на Алтае заведующим стал специалист по разреженным газам из дружественной лаборатории Юрий Георгиевич Коробейников. Этот период характеризовался большими экспериментальными работами в области прикладной гиперзвуковой аэродинамики на трубе Т-327. В 1988 году в лабораторию № 13 приходит новый завлаб – молодой и энергичный доктор наук Анатолий Александрович Маслов. Имея опыт экспериментальной работы и численного моделирования в сверхзвуковой аэродинамике, а также опыт работы на больших аэродинамических установках, он сумел резко активизировать научную деятельность лаборатории. Его авторитет и новая тематика исследований притянули в лабораторию новых сотрудников, принесших в нее новые темы, методы исследований и связи. С 2018 года лабораторию № 13 возглавляет Андрей Анатольевич Сидоренко, ученик А.А. Маслова.
Комплексные экспериментальные и численные исследования лаборатории базируются в области изучения проблем управления в таких направлениях, как внешняя аэродинамика и термодинамика гиперзвуковых летательных аппаратов, аэродинамика гиперзвуковых воздухозаборников и внутренние течения с горением, устойчивость и восприимчивость пограничного и ударного слоев, звуковой удар, микротечения. В настоящее время в лаборатории работают 6 докторов наук, 15 кандидатов наук, 6 инженеров, 3 аспиранта, 1 токарь ВК, несколько студентов. Сотрудники лаборатории, в большинстве своем являющиеся выпускниками НГУ и НГТУ, сами преподают в этих университетах.
заведующий Лабораторией физических проблем управления газодинамическими течениями
к.ф.-м.н. Сидоренко Андрей Анатольевич
тел.: (383) 330-85-28
e-mail:sindr [at] itam.nsc.ru
1. Выполнены параметрические численные и экспериментальные исследования сверхзвукового обтекания цилиндра с передней газопроницаемой высокопористой ячеистой вставкой при умеренных единичных числах Рейнольдса и числах Маха потока M∞ = 4,85; 7 и 21. Численные исследования проведены на основе разработанной скелетной модели ячеисто-пористого материала, не требующей эмпирических констант. Найден критерий подобия для определения аэродинамического сопротивления цилиндра с передней высокопористой вставкой в сверхзвуковом потоке под нулевым углом атаки.
Экспериментальная модель Скелетная модель
Зависимость нормированного коэффициента аэродинамического сопротивления Cx/Cx0от параметра подобия (D/d)-1/2(M∞)-2/3. D– диаметр цилиндра, d– диаметр пор.
2. Впервые выполнены экспериментальные и расчетные исследования динамики развития возмущений на пластине, обтекаемой сверхзвуковыми потоками воздуха и углекислого газа, при наличии возбуждения внутренних степеней свободы молекул. Показано, что равновесное возбуждение колебательных степеней свободы молекул СО2 приводит к увеличению интенсивности возмущений, развивающихся в вязком ударном слое на пластине, по сравнению с ударным слоем в чистом воздухе. Эти возмущения эффективно подавляются звукопоглощающими покрытиями.
3. Обнаружена значительная стабилизация течения и увеличение длины сверхзвукового участка сверхзвуковых недорасширенных осесимметричных микроструй в области умеренных чисел Рейнольдса при истечении в газовую среду с плотностью, отличающейся от плотности газа струи.
4. Расчетно-параметрические исследования звукового удара от тонкого тела вращения по методу «тел-фантомов» показали, что нагрев набегающего сверхзвукового потока в области, расположенной перед телом, позволяет снизить уровень звукового удара более чем на 30%.
Qax1 ∆x = 0,4 Qax2 ∆x=0,5
Две области нагрева потока перед телом.
Интенсивности ударных волн в дальнем поле.
5. Продемонстрирована возможность подавления электрическим разрядом ламинарного отрыва потока, формирующегося при взаимодействии ударной волны с пограничным слоем. Показано, что управление перемежаемостью течения с помощью генерируемых разрядом периодических возмущений уменьшает потери полного давления в зоне взаимодействия по сравнению с механическими турбулизаторами.
6. Численные и экспериментальные исследования обтекания затупленного тела показали, что МГД-взаимодействие, локализованное перед телом, приводит к отходу ударной волны от модели и снижению давления в центральной точке. Показана эффективность МГД-управления положением ламинарно-турбулентного перехода.
7. Экспериментально подтверждена возможность создания высокоэнтальпийного потока в аэродинамической установке кратковременного действия за счет сжигания в форкамере горюче-воздушных смесей Н2 + О2 + воздух и С3Н8 + О2 + воздух. Показана возможность замены в исходной смеси части горючего закисью азота с целью уменьшения содержания в потоке воды, углекислого газа и достижения состава газа, близкого к атмосферному.
1. Maslov A.A., Mironov S.G., Poplavskaya T.V., Kirilovskiy S.V. Supersonic flow around a cylinder with a permeable high-porosity insert: experiment and numerical simulation // J. Fluid Mech. 2019. Vol. 867. P. 611–632. Q1
2. Mironov S.G., Aniskin V.M., Korotaeva T.A., Tsyryulnikov I.S. Effect of the Pitot tube on measurements in supersonic axisymmetric underexpanded microjets // Micromachines. 2019. Vol. 10, No. 4. Art. No. 235 (13 p.). DOI: 10.3390/mi10040235 Q2
3. Goldfeld M.A., Pickalov V.V. Application of method of deconvolution at temperature measurements in high-enthalpy impulse wind tunnels // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 113. P. 731–738. Q1
4. Бойко А.В., Кириловский С.В., Маслов А.А., Поплавская Т.В. Инженерное моделирование ламинарно-турбулентного перехода: достижения и проблемы (обзор) // ПМТФ. 2015. Т. 56, N 5. С. 30–49. [Boiko A.V., Kirilovskiy S.V., Maslov A.A., Poplavskaya T.V. Engineering modeling of the laminar-turbulent transition: Achievements and problems (Review) // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2015. Vol. 56, No. 5. P. 761–776. DOI: 10.1134/S002189441505003X] Q4
5. Fedorov A.V., Soudakov V., Egorov I., Sidorenko A.A., Gromyko Y.V., Bountin D.A., Polivanov P.A., Maslov A.A. High-speed boundary-layer stability on a cone with localized wall heating or cooling // AIAA Journal. 2015. Vol. 53, No. 9. P. 2512–2524. DOI: 10.2514/1.J053666 Q2
6. Aniskin V.M., Mironov S.G., Maslov A.A., Tsyryulnikov I.S. Supersonic axisymmetric microjets: structure and laminar-turbulent transition // Microfluidics and Nanofluidics. 2015. Vol. 19, No. 3. P. 621–634. DOI: 10.1007/s10404-015-1588-y. Q2
7. Moshkin M.P., Petrovski D.V., Akulov A.E., Romashchenko A.V., Gerlinskaya L.A., Ganimedov V.L., Muchnaya M.I., Sadovsky A.S., Koptyug I.V., Savelov A.A., Troitsky S.Yu., Moshkin Y.M., Bukhtiyarov V.I., Kolchanov N.A., Sagdeev R.Z., Fomin V.M. Nasal aerodynamics protects brain and lung from inhaled dust in subterranean diggers. Ellobius talpinus // Proc. of the Royal Soc. B. 2014. Vol. 281, No. 1792. Art. 20140919. DOI: 10.1098/rspb.2014.0919 Q1
8. Виноградов В.А., Гольдфельд М.А., Старов А.В. Исследование воспламенения и горения водорода в канале при высоких сверхзвуковых скоростях потока на входе в канал // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49, № 4. С. 3–11. [Vinogradov V.A., Goldfeld M.A., Starov A.V. Ignition and combustion of hydrogen in a channel with high supersonic flow velocities at the channel entrance // Combustion Explosion and Shock Waves. 2013. Vol. 49, No. 5. P. 383–391. DOI: 10.1134/S0010508213040011] Q3
9. Поливанов П.А., Вишняков О.И., Сидоренко А.А., Маслов А.А. Сравнение течений, индуцированных диэлектрическим барьерным и скользящим разрядами // ПМТФ. 2013. № 3. C. 21–29. [Polivanov P.A., Vishnyakov O.I., Sidorenko A.A., Maslov A.A. Comparison of flows induced by a dielectric barrier discharge and a sliding discharge // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2013. Vol. 54, No. 3. P. 359–366. DOI: 10.1134/S0021894413030036] Q4
10. Маслов А.А., Шумский В.В., Ярославцев М.И. Высокоэнтальпийная установка кратковременного действия с комбинированным нагревом и стабилизацией параметров. // Теплофизика и аэромеханика. 2013. Т. 20, № 5. С. 535–546. [Maslov A.A., Shumsky V.V., Yaroslavtsev M.I. High-enthalpy hot-shot wind tunnel with combined heating and stabilization of parameters // Thermophysics and Aeromechanics. 2013. Vol. 20, No. 5. P. 527–538. DOI: 10.1134/S0869864313050011] Q3
11. Potapkin A.V., Moskvichev D.Yu. Controlling the sonic boom from a thin body by means of local heating of the incoming flow // Shock Waves. 2013. Vol. 23, Iss. 6. P. 649–658. DOI:10.1007/s00193-013-0443-x. Q3
12. Sidorenko A.A., Budovskiy A.D., Maslov A.A., Postnikov B.V., Zanin B.Y. Zverkov I.D., Kozlov V.V. Plasma control of vortex flow on a delta wing at high angles of attack // Exp Fluids. 2013. Т. 54, № 8. С. 1–12. Q2
13. Bountin D., Chimitov T., Maslov A., Novikov A., Egorov I., Fedorov A., Utyuzhnikov S. Stabilization of a hypersonic boundary layer using a wavy surface // AIAA Journal. 2013. Vol. 51. P. 1203–1210. [10.2514/1.J052044.] Q2
14. Фомичев В.П., Коротаева Т.А., Шашкин А.П., Ядренкин М.А.. Исследование МГД-взаимодействия в сверхзвуковом потоке воздуха при М = 8 // ЖТФ. 2011. Т. 81, вып. 3. С. 10–17. [Korotaeva T.A., Fomichev V.P., Shashkin A.P., Yadrenkin M.A. Investigation of magnetohydrodynamic interaction in a supersonic air flow at M = 8 // Technical Physics. 2011. Vol. 56. P. 327–334. DOI: 10.1134/S1063784211030108] Q4
15. Maslov A.A., Kudryavtsev A.N., Mironov S.G., Poplavskaya T.V., Tsyryulnikov I.S. Wave processes in a viscous shock layer and control of fluctuations // J. Fluid Mech. 2010. Vol. 650. P. 81–118. Q1
1. Шиплюк А.Н., Селезнев В.А., Анискин В.М. Датчик термоанемометра. Патент на изобретение РФ № 2207576. Заявка № 201116440/28 (017127). Приоритет от 13.06.2001. Опубликовано 27.06.2003. Бюл. № 18.
2. Анискин В.М., Селезнев В.А., Шиплюк А.Н. Способ управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата и устройство для его осуществления. Патент на изобретение № 2384465. Приоритет от 28.07.2008. Опубликовано 20.03.2010. Бюл. № 8.
3. Basser P.J., Pickalov V. Estimation of the average propagator from magnetic resonance data // United States Patent. 2010. No. US 07711171. 12 p.
4. Миронов С.Г., Маслов А.А., Цырюльников И.С. Способ управления обтеканием сверхзвукового летательного аппарата. Патент на изобретение № 2559193. Приоритет от 25.04.2014. Опубликовано 10.08.2015. Бюл. № 22.
5. Потапкин А.В., Москвичев Д.Ю. Способ управления уровнем звукового удара от частей летательного аппарата (ЛА) / Патент № 2567106. Приоритет от 16.06.2014. Опубл. 27.10.2015. Бюл. № 30.
6. Шумский В.В., Ярославцев М.И. Способ создания рабочего газа в импульсной аэродинамической трубе / Патент на изобретение № 2567097. Заявка №2014124251. Приоритет от 16.06.2014. Опубликовано 27.10.2015. Бюл. № 30.
7. Ярославцев М.И., Лазарев А.М. Щелевой инжектор-генератор вихрей и способ его работы. Патент на изобретение №2596077. МПК F02C 7/22 (2006.01). Заявка № 2014150851. Приоритет от 15.12. 2014. Опубликовано 27.08.2016. Бюл. № 24.
1. Импульсная аэродинамическая труба ИТ-302М*
2. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-327 (М = 5, 7)
3. Струйный стенд для исследования сверхзвуковых струй
4. Оптический стенд для исследования микроструй
5. Лазерные диагностические комплексы «Полис» и «Dantec»* для измерения поля скоростей методом трековых частиц
6. Высокоскоростная видеокамера pco 1200hs
7. Стереомикроскоп Nikon SMZ-1500*, комплекс анализа структуры поверхности New View 6300*
8. Комплекс высоковольтных генераторов для возбуждения разряда и устройств диагностики плазменных образований
9. Фрезерный станок с ЧПУ
* оборудование ЦКП «Механика»