Лаборатория радиационной газовой динамики. Юбилейные материалы и достижения 2015–2025 к 60-летию ИПМех РАН

• Наиболее значимые результаты за 2015–2025 гг.
• Из истории лаборатории

Наиболее значимые результаты за 2015–2025 гг.

1. Разработка компьютерных моделей радиационной аэротермодинамики и аэрофизики спускаемых космических аппаратов

   Созданы двух- и трехмерные компьютерные радиационно-газодинамические модели высокоскоростных летательных аппаратов и спускаемых космических аппаратов, предназначенных для исследования планет Солнечной системы и возвращения на Землю. Указанные компьютерные модели, реализованные в авторских программных кодах, основаны на системе уравнений Навье–Стокса, физической и химической кинетики многокомпонентных газовых смесей и переноса селективного теплового излучения.

   • 
     Поле течения в окрестности межпланетного зонда MSL
     и структура неравновесного течения
     у тонкой поверхности крыла под большим углом атаки
   1. Суржиков С.Т. Компьютерная аэрофизика спускаемых космических аппаратов. Двухмерные модели. М.: Физматлит. 2018. 672 с.
   2. Суржиков С.Т. Расчетный анализ ионизации сжатого слоя при входе космического аппарата Schiaparelli в плотные слои атмосферы Марса // Изв. РАН. МЖГ. 2020. № 3. С. 80-92. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2020/3/80 DOI: 10.31857/S0568528120030123
      = Surzhikov S.T. Numerical Analysis of Shock Layer Ionization during the Entry of the Schiaparelli Spacecraft into the Martian Atmosphere // Fluid Dyn. 2020. Vol. 55. No. 3. P. 364-376. DOI: 10.1134/S001546282003012X
   3. Суржиков С.Т., Яцухно Д.С. Анализ летных данных по конвективному и радиационному нагреву поверхности спускаемого марсианского космического аппарата Schiaparelli // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 6. С. 74-85. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2022/6/74 DOI: 10.31857/S0568528122600394
      = Surzhikov S.T., Yatsukhno D.S. Analysis of the Flight Data on Convective and Radiative Heating of the Surface of Martian Schiaparelli Descent Space Vehicle // Fluid Dyn. 2022. Vol. 57. No. 6. P. 768-779. DOI: 10.1134/S001546282003012X
   4. Суржиков С.Т. Радиационно-конвективный нагрев поверхности марсианского спускаемого аппарата MSL при учете турбулентного характера обтекания // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 5. С. 119-137. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2023/5/119 DOI: 10.31857/S102470842360032X
      = Surzhikov S.T. Radiative–Convective Heating of the Surface of the Martian Descent Vehicle MSL with Taking into Account the Turbulent Nature of Flow // Fluid Dyn. 2023. Vol. 58. No. 5. P. 942-959. DOI: 10.1134/S0015462823601262
2. Разработка компьютерных моделей физической газодинамики частично ионизованных газов во внешнем магнитном поле

   Созданы теоретические модели динамики газовых разрядов в разреженных частично ионизованных газовых потоках во внешних магнитных полях (поднормальных, нормальный и аномальный тлеющие разряды, разряды Пеннинга), на основе которых создаются расчетно-теоретические модели электромагнитных актюаторов в разреженных высокоскоростных потоках.

   • 
     Возникновение плазменной турбулентности
     в приосевых областях разряда Пеннинга
   • 
     Поля концентраций электронов
     и ионов в последовательные моменты времени
     при движении нормального тлеющего разряда
     в плоском канале в сверхзвуковом потоке
     молекулярного азота с магнитным полем
   1. Surzhikov S., Shang J. Normal Glow Discharge in Axial Magnetic Field // Plasma Sources Sciences and Technology. 2014. Vol. 23. Paper 054017 DOI: 10.1088/0963-0252/23/5/054017
   2. Surzhikov S.T. Theoretical and Computational Physics of Gas Discharge Phenomena. A Mathematical Introduction. 2nd ed. De Gruyter: Berlin, 2020, 540 p. DOI: 10.1515/9783110648836
   3. Суржиков С.Т. Сверхзвуковое обтекание заостренной пластины с поверхностным аномальным тлеющим разрядом в магнитном поле // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 6. С. 144-167. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2023/6/144 DOI: 10.31857/S1024708423600598
      = Surzhikov S.T. Supersonic Flow past a Sharp Plate with Surface Anomalous Glow Discharge in a Magnetic Field // Fluid Dyn. 2023. Vol. 58. No. 6. P. 1110-1133. DOI: 10.1134/S0015462823601985
   4. Surzhikov S.T. Diffusion-Drift Modeling of the Electrodynamic Structure of the Penning Discharge in Molecular Hydrogen // Fluid Dyn. 2023. Vol. 58. No. 8. P. 1602-1622. DOI: 10.1134/S0015462823602796
3. Разработка компьютерных моделей аэротермодинамики летательных аппаратов

   Создан ряд программных комплексов, объединенных в компьютерную платформу аэротермодинамики высокоскоростных летательных аппаратов и их силовых установок.

   • 
     Плотность конвективных тепловых потоков
     вдоль поверхности модели
     экспериментального аппарата HIFiRE-1.
     Дискретные точки 1 и 2 –
     экспериментальные варианты.
     Результаты расчетов: 3, 4 – вариант А,
     5, 6 – вариант В;
     3,5 и 4,6 – модели PMMи BLM соответственно;
     7 – ламинарное течение
   1. Seleznev R.K., Surzhikov S.T., Shang J.S. A review of the scramjet experimental data base // Progress in Aerospace Sciences. 2019. Vol. 106. P. 43-70. DOI: 10.1016/j.paerosci.2019.02.001
   2. Суржиков С.Т., Товстоног В.А., Яцухно Д.С. и др. Атлас результатов компьютерного моделирования задач высокоскоростной аэротермодинамики и аэрофизики. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. 605 с.
   3. Суржиков С.Т. Расчетный анализ экспериментальных данных по аэротермодинамике гиперзвукового аппарата HIFiRE-1 // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2020. Т. 495. № 1. С. 68-72. DOI: 10.31857/S2686740020060176
      = Surzhikov S.T. Calculated Analysis of Experimental Data on the Aerothermodynamics of the Hypersonic Aircraft HIFiRE-1 // Dokl. Phys. 2020. Vol. 65. No. 11. P. 400-404. DOI: 10.1134/S1028335820110087
   4. Селезнев Р.К. Численное исследование ПВРД и ГПВРД режимов работы камеры сгорания HIFiRE-2 // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 6. С. 64-73. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2022/6/164 DOI: 10.31857/S0568528122600382
      = Seleznev R.K. Numerical Investigation of the Ramjet and Scramjet Operation Regimes of the HIFiRE-2 Combustion Chamber // Fluid Dyn. 2022. Vol. 57. No. 6. P. 758-767. DOI: 10.1134/S0015462822601164
4. Разработка компьютерных моделей неравновесного спектрального излучения сильных ударных волн

   Создан и развивается программный комплекс для расчета неравновесного спектрального излучения ударных волн применительно к атмосферам планет Солнечной системы, включающий в себя самосогласованные вычислительные модели расчета газодинамических параметров ударных волн, неравновесных физико-химических релаксационных процессов за фронтом ударной волны, неравновесных химических превращений в газовой смеси и неравновесного излучения в условиях отсутствия больцмановского распределения частиц по возбужденным энергетическим состояниям атомов и молекул. Проводится систематический анализ новых экспериментальных данных по неравновесному излучению сильных ударных волн в разных газовых смесях. Ведутся фундаментальные исследования в области неравновесной статистической термодинамики и излучения многотемпературных сред.

   • 
     Спектры неравновесного излучения
     электронно-возбужденных молекул
     воздуха во фронте сильной
     ударной волны при скорости 10 км/с
   1. Суржиков С.Т. Расчет неравновесного излучения ударных волн в воздухе с использованием двух моделей // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 1. С. 99-114. mzg.ipmnet.ru/ru/Issues/2019/1/99 DOI: 10.1134/S0568528119010146
      = Surzhikov S.T. Calculation of Nonequilibrium Radiation of Shock Waves in the Air Using Two Models // Fluid Dyn. 2019. Vol. 54. No. 1. P. 98-113. DOI: 10.1134/S0015462819010142
   2. Суржиков С.Т. Введение в теорию eRC-моделей аэрофизики высоких скоростей. Электронная кинетика двухатомных молекул // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2021. Т. 22. Вып. 6. chemphys.edu.ru/issues/2021-22-6/articles/968 DOI: 10.33257/PhChGD.22.6.968
   3. Surzhikov S.T. Application of quasistationary erc-models for calculating nonequilibrium radiation of shock waves at velocities of approximately 10 km/s // Fluid Dyn. 2022. Vol. 57. No. Suppl. 2. P. S594-S621. DOI: 10.1134/S0015462822100743
   4. Суржиков С.Т. Модель усредненной по вращательной структуре неравновесной излучательной способности двухатомных молекул // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2023. Т. 24. № 6. chemphys.edu.ru/issues/2023-24-6/articles/1078 DOI: 10.33257/PhChGD.24.6.1078
5. Проведение экспериментальных исследований по аэротермодинамике и аэрофизике на лабораторных стендовых установках

   Создана гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба (ГУАТ) ИПМех РАН, позволяющая проводить фундаментальные и прикладные исследования ударно-волновых процессов. Данная экспериментальная установка включена в государственный перечень Уникальных научных установок (УНУ). Важным назначением указанного лабораторно-экспериментального стенда является постановка тестовых экспериментов с целью валидации авторских компьютерных кодов, разрабатываемых в лаборатории. В настоящее время проводится серия валидирующих экспериментальных исследований закономерностей ударно-волновых взаимодействий с аэродинамическими моделями при скоростях М=5–8. На лабораторной установке «Нормальный тлеющий разряд» проводятся исследования газоразрядной плазмы в режиме нормальной плотности тока. Экспериментально получены фото квазистационарной газоразрядной плазмы, вольт-амперные характеристики и спектры в различных газах.

   • 
     Гиперзвуковая ударная
     аэродинамическая труба (ГУАТ).
     УНУ № 441564
     реестра научных установок РФ
     www.ckp-rf.ru/usu/441564
   • 
     Ударно-волновые взаимодействия
     в канале модели воздухозаборника
     на скорости с числом Маха M=7
   • 
     Нормальный тлеющий разряд
     в стационарной среде
     ГУАТ на скорости M=2,9
   • 
     Нормальный тлеющий разряд
     в воздушном потоке ГУАТ
     на скорости M=2,9
   • 
     Расчетные и экспериментальные
     вольт—амперные характеристики (ВАХ)
     квазистационарной газоразрядной
     плазмы при давлениях среды 3–5 Торр
   1. Kotov M.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Surzhikov S.T. Experimental and numerical study of supersonic flow over two blunted wedges // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 815. 012025. DOI: 10.1088/1742-6596/815/1/012025
   2. Kotov M.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Surzhikov S.T. Gas dynamic process formation in reflected shock tunnels and its validation purposes by hypersonic aerodynamic shock tube example // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1250. 012014. DOI: 10.1088/1742-6596/1250/1/012014
   3. Рулева Л.Б., Солодовников С.И. Измерение тепловых потоков в аэродинамической ударной трубе с помощью калориметрических датчиков // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23. № 3. chemphys.edu.ru/issues/2022-23-3/articles/998 DOI: 10.33257/PhChGD.23.3.998
   4. Солодовников С.И., Рулева Л.Б. Экспериментальные исследования газоразрядной плазмы в потоке // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2023. Т. 24. № 6. http://chemphys.edu.ru/issues/2023-24-6/articles/1079 DOI: 10.33257/PhChGD.24.6.1079

Из истории лаборатории

Лаборатория РадГД создана в ИПМ АН СССР в 1998 г. по представлению академика Д.М. Климова и профессора Ю.П. Райзера. С момента создания по настоящее время лабораторией руководит д.ф.-м.н., профессор, академик РАН Сергей Тимофеевич Суржиков. За время существования лаборатории ее сотрудниками опубликовано более 700 научных работ и 15 книг в области радиационной, физико-химической механики и аэротермодинамики летательных аппаратов. В лаборатории подготовлены 15 кандидатских диссертаций и 2 докторские.

• 
  Зав. лаборатории радиационной газовой динамики (РадГД)
  д.ф.-м.н., профессор, академик РАН
  Сергей Тимофеевич Суржиков
• 
  Основатель лаборатории
  академик РАН
  Дмитрий Михайлович Климов
• 
  Основатель лаборатории
  профессор
  Юрий Петрович Райзер
  (1927–2021)
• 
  Конец 90-х. Первый компьютерный
  кластер РадГД лаборатории
• 
  Со дня основания РадГД лаборатории
  в ней проходили обучение студенты базовой кафедры МФТИ
  «Физической и химической механики».
  Конец 90-х. Студенты с заведующим кафедрой
  чл.-корр. РАН
  Николаем Алексеевичем Генераловым
• 
  Конец 90-х. Первый международный
  грант РадГД лаборатории
  (руководимый академиком Г.Г. Черным)
• 
  Конец 90-х. Первый международный
  грант РадГД лаборатории
  (руководимый академиком Г.Г. Черным)
• 
  Конец 90-х. Первый международный
  грант РадГД лаборатории
  (руководимый академиком Г.Г. Черным)
• 
  Конец 90-х. Первый международный
  грант РадГД лаборатории
  (руководимый академиком Г.Г. Черным)
• 
  Будни РадГД лаборатории
  начала нулевых
• 
  Будни РадГД лаборатории
  начала нулевых
• 
  Будни РадГД лаборатории
  начала нулевых
• 
  Будни РадГД лаборатории
  начала нулевых
• 
  Будни РадГД лаборатории
  начала нулевых
• 
  Визит в ИПМех РАН и РадГД лабораторию
  делегации университета г. Бари (Италия),
  руководимой профессором Марио Капителли. 2013 г.
• 
  Визит в ИПМех РАН и РадГД лабораторию
  делегации университета г. Бари (Италия),
  руководимой профессором Марио Капителли. 2013 г.
• 
  Визит в ИПМех РАН и РадГД лабораторию
  делегации университета г. Бари (Италия),
  руководимой профессором Марио Капителли. 2013 г.
• 
  Визит в ИПМех РАН и РадГД лабораторию
  делегации университета г. Бари (Италия),
  руководимой профессором Марио Капителли. 2013 г.
• 
  Вручение профессору Капителли
  диплома почетного доктора
  Российской академии наук. 2013 г.
• 
  Вручение профессору Капителли
  диплома почетного доктора
  Российской академии наук. 2013 г.
• 
  2003 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2003 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2003 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче;
  на фоне фресок XVI века и диаграмм Фейнмана
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  2009 г. Сицилия. Международная школа
  квантовой электроники в Эриче
• 
  Профессора Абе, Парк и Суржиков
  в Сан-Тропе (Франция), 2007 г.
• 
  Будни AIAA конференции, 2014 г.
• 
  Будни AIAA конференции, 2014 г.
• 
  Совместная работа
  с проф. Riviere P., 2008 г.
• 
  Совместная работа
  с проф. Soufiani A., 2008 г.
• 
  Совместная работа
  с проф. Soufiani A., 2008 г.
• 
  2010 г. С профессором
  Махвиладзе Г.М. в Манчестере
• 
  Совместная работа
  с профессором Wu S.T., 2010 г.
• 
  Совместная работа
  с профессором Shang J.S., 2010 г.
• 
  Совместная работа
  с профессором Shang J.S., 2010 г.
• 
  Визит в РадГД лабораторию
  коллег из Белоруссии, 2017 г.
• 
  Вручение диплома AIAA Fellow
  профессору С.Т. Суржикову
  в Рейган-центре в г. Вашингтон, 2014 г.
• 
  Вручение диплома AIAA Fellow
  профессору С.Т. Суржикову
  в Рейган-центре в г. Вашингтон, 2014 г.
• 
  Встреча С.Т. Суржикова
  с проф. Oran E., 2014 г.
• 
  Встреча С.Т. Суржикова
  с проф. Liou M.-S., 2014 г.
• 
  2024 г. Вручение академику Д.М. Климову
  высшей награды Российской академии наук
  Большой золотой медали имени М.В. Ломоносова 2023 года
  «За совокупность пионерских работ
  в области механики и ее приложений в технике»
  В записи трансляции c 5:01:25 (VK видео)
• 
  2024 г. Вручение академику Д.М. Климову
  высшей награды Российской академии наук
  Большой золотой медали имени М.В. Ломоносова 2023 года
  «За совокупность пионерских работ
  в области механики и ее приложений в технике»
  В записи трансляции c 5:01:25 (VK видео)
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  РадГД лаборатория – организатор
  традиционных конференций
  «Аэрофизика и физическая механика
  классических и квантовых систем»
• 
  В экспериментальной лаборатории, 2024 г.
• 
  В экспериментальной лаборатории, 2024 г.

Информация на февраль 2025 г.