Эффективность воздушно-реактивного двигателя существенно зависит от геометрии воздухозаборника, в котором поступающий атмосферный поток воздуха тормозится до скоростей, при которых происходит эффективное горение топлива. В расчетных условиях торможение сверхзвукового потока достигается за счет нескольких наклонных ударных волн, расположенных внутри и перед воздухозаборником. В нерасчетных условиях, возникающих при пониженном числе Маха набегающего потока, ударные волны перемещаются вверх по потоку и в итоге вытесняются из воздухозаборника, приводя к значительному снижению эффективности двигателя. Помимо параметров набегающего потока, существенное влияние на структуру течения имеют флуктуации давления на выходе из воздухозаборника, которые могут возникать из-за нестабильности процессов в камере сгорания ниже по потоку. Для уменьшения этого влияния воздухозаборники проектируются с достаточно длинной частью, расположенной за минимальным поперечным сечением.

В данной НИР проведено численное исследование устойчивости двумерного течения в модели воздухозаборника, для которого в последние годы были проведены экспериментальные исследования в одном из университетов КНР. Изучено влияние статического давления, заданного на выходе из канала, на картину течения, положение ударных волн и развитие автоколебаний. Проведены расчеты нестационарных режимов течения при наличии гармонических колебаний параметров течения на входе в канал. Показано, что потери полного давления существенно зависят как от частоты, так и от амплитуды колебаний.

Для расчета обтекания цилиндра, совершающего затухающие вращательные колебания в потоке воздуха, использована гипотеза искривленных моделей. Изучено влияние диска, коаксиально закрепленного в головной части цилиндра, на колебания. Удлинение цилиндра (отношение длины цилиндра к его диаметру) равно девяти.

Гипотеза искривленных тел использовалась также для анализа движения при наличии возмущений скорости вращения прямоугольных призм в воздушном потоке при малых числах Рейнольдса. Развитие возмущений поперечной скорости призм изучалось с использованием гипотезы квазистационарности. Уравнения Навье–Стокса решались методом конечных объемов с использованием свободно распространяемого программного пакета SU2. Исследовано поведение призм с различным соотношением сторон их поперечных прямоугольных сечений. Установлено, что возмущения вращательной скорости развиваются, если соотношение сторон меньше 10. Возмущения поступательной поперечной скорости развиваются, если соотношение сторон меньше 3.

Запланированные исследования выполнены полностью. По результатам работ опубликованы 5 статей, в том числе две с индексацией в Scopus и две с индексацией в РИНЦ, кроме того, одна статья выходит в журнале из списка ВАК 15 мая 2025 г. (Вестник СПбГУ, №1).