ИСТИНА

Проектом предусмотрено создание алгоритмических, программных и аппаратных средств моделирования многомасштабных процессов горения в технических и природных системах. Однако, многомасштабность большинства процессов, происходящих в природных и техногенных условиях, не позволяет провести их прямое численное моделирование с использованием вычислительных суперкомпьютерных систем даже тера-петафлопной производительности. Присутствие нескольких масштабных уровней, на которых необходимо проводить моделирование, диктует необходимость разработки специфической архитектуры супервычислителя «ЭКСАФЛОП», которая позволит проводить эффективное параллельное решение задач разных масштабов с учетом постоянного обмена данными. При этом архитектура вычислителя не должна быть универсальной. Представляется целесообразным реализация гибридной схемы, содержащей различные процессоры и вычислительные сегменты в целом для решения решения различных типов задач. Кроме того, необходима эффективная алгоритмическая компоновка, ориентированная под конкретную группу задач. Таким образом, нарастающая сложность промышленных вычислений требует отказа от универсальных вычислителей и программных комплексов, и перехода к проблемно-ориентированным вычислителям и программным комплексам. Процессы горения широко используются в технических и бытовых устройствах, а также распространены в природе, и, подчас, представляют большую опасность. Горение в природных условиях может проявляться в форме катастроф (лесные пожары, горящие торфяники), или реализовываться в виде внутрипластового горения для повышения нефтеотдачи нефтеносных пластов при принудительной закачке в скважины окислителя. Для технических устройств важной задачей является повышение эффективности массовых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей и стационарных газовых турбин за счет детального трехмерного моделирования с полным учетом тонкой структуры турбулентности и детальной химической кинетики традиционных и новых видов топлива. Макрокинетика процессов горения в двигателях включает в себя не только моделирование собственно химических взаимодействий (цепочек химических реакций), но и процессов диспергирования жидких компонентов, их прогрева и испарения в атмосфере камеры сгорания, смешения горючего и окислителя в результате диффузии и собственно химических реакций. При этом для моделирования химических реакций необходимо подобрать соответствующий редуцированный механизм, чтобы точность описания химических взаимодействий была сравнима с точностью описания других определяющих процессов испарения и смесеобразования.

Было проведено: 1. Валидация разработанных методик и кодов решения задач горения гомогенных смесей путем сравнения результатов расчетов с экспериментами КБХА, экспериментами и расчетами лаборатории Сандиа, экспериментами Корейского Аэрокосмического университета. 2. Разработка модели разрушения струи и образования распыла топлива в потоке газа с учетом процессов разрушения поверхности при возникновении ее неустойчивости, нарастании возмущений, срыве жидкости с гребней волн потоком газа и формирования полидисперсной смеси. 3. Разработка модели зажигания полидисперсной струи с учетом перераспределения энергии вспышки между газообразным компонентом и облаком капель. 4. Решение верификационных задач по диспергированию и горению жидких компонентов в модельной камере сгорания.