Создание отечественной платформы средств математического моделирования и инженерного анализа для решения практических задач разработки и оптимизации изделий ракетно-космической техники
Автор: А. Ш. Козаев, В. В. Миронов, А. С. Негодяев, Э. С. Цырендоржиев
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Инновации космической отрасли
Статья в выпуске: 2, 2024 года.
Бесплатный доступ
Целью работы является создание отечественной программной платформы для решения задач математического моделирования в отрасли. Известно, что важнейшей задачей снижения издержек и сроков при создании новых изделий является разработка совершенных математических моделей, адекватно описывающих реальные процессы и достаточно быстродействующих. Для решения такой задачи в Центре Келдыша выполняется ряд проектов, направленных на создание отечественной платформы средств математического моделирования и инженерного анализа в обеспечение практических задач разработки и оптимизации параметров, прежде всего, ракетных двигателей и космических энергоустановок. При разработке платформы в нее закладывается ряд основополагающих принципов, которые сформулированы в работе. Во-первых, это разработка и применение только отечественных программных средств и комплексных решений на основе специализированного программного обеспечения Центра Келдыша, а также коммерческих отечественных программных продуктов. Во-вторых, интеграция компонентов в единый комплекс математических моделей и программных средств с автоматизацией расчетов. В?третьих, это валидация создаваемых математических моделей и программного обеспечения для режимов и условий практических задач с обеспечением заданной точности. Авторами приведены примеры успешного применения разрабатываемой платформы применительно к задачам разработки и оптимизации космических аппаратов. На текущий момент наряду с решением прикладных задач результаты моделирования уже позволили сформулировать практические рекомендации, а также выявить ряд новых эффектов и физических закономерностей, свойственных рассматриваемым сложным техническим устройствам.
Математическое моделирование, инженерный анализ, CAE, вычислительный эксперимент, программное обеспечение, автоматизация проектирования, предиктивное моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/14132177
IDR: 14132177 | УДК: 004.942+629.78
Creating a domestic platform for mathematical modelling and engineering analysis tools to solve practical problems related to the development and optimization of rocket and space technologies
The purpose of the work is to create a domestic software platform for solving mathematical modeling problems in the industry. It is known that the most important task of reducing costs and meeting deadlines when creating new products is the development of advanced mathematical models which are quick-response enough and adequately approximate real processes. To solve this problem, the Keldysh Research Center has been implementing a number of projects aimed at the development of the domestic platform for the mathematical modeling and engineering analysis tools to provide practical issues for the development and optimization of parameters primarily for rocket engines and space power systems. A set of fundamental principles taken into account while developing the platform is formulated in the work. Firstly, this is the development and application of the only domestic software tools and complex solutions based on specialized software of Keldysh Research Center, as well as commercial domestic software products. Secondly, the integration of components into a single complex of mathematical models and software with automated calculations. Besides that, the validation of mathematical models and software created for modes and conditions of practical tasks to ensure a given accuracy. The authors provide examples of successful application of the developed platform in relation to the problems of development and optimization of spacecraft. At the moment, along with solving applied problems, the modeling results have already made it possible to formulate a number of practical recommendations, as well as to identify a number of new effects and physical patterns inherent in the complex technical devices considered.
Список литературы Создание отечественной платформы средств математического моделирования и инженерного анализа для решения практических задач разработки и оптимизации изделий ракетно-космической техники
- Погосян М. А., Савельевских Е. П., Шагалиев Р. М., Козелков А. С., Стрелец Д. Ю., Рябов А. А., Корнев А. В., Дерюгин Ю. Н., Спиридонов В. Ф., Циберев К. В. Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники // Журнал ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, 2013, № 2. С. 3–18.
- Иванова Т. Г., Стрюков Я. А., Берг Д. А., Каракотин И. Н. Перспективы внедрения программного комплекса «Логос» и методика его тестирования для аэродинамического и теплового проектирования ракет-носителей // XIV Королёвские чтения: международная молодежная научная конференция, посвящённая 110-летию со дня рождения академика С. П. Королёва, 75-летию КуАИ-СГАУ-СамГУ-Самарского университета и 60-летию со дня запуска первого искусственного спутника Земли: в 2 томах, Самара, 03–05 октября 2017 года. Том 1. Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, 2017. С. 198.
- Корнев А. В., Козелков А. С. Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники // Современные информационные технологии и ИТ?образование. 2021. Т. 17, № 2. С. 250–264
- Кошлаков В. В., Готовцев К. В., Захаренков Л. Э., Каревский А. В., Кирюшин Е. Н., Ловцов А. С., Ошев Ю. А., Семёнкин А. В., Солодухин А. Е., Федотов С. Ю., Федюнин С. Ю., Цветков А. Г. Экспериментальная стендовая база АО ГНЦ «Центр Келдыша» для проведения испытаний мощных энергодвигательных установок // Космическая техника и технологии. 2022, № 1(36). С. 80–95.
- Абдуллин М. Ф., Барабанов Р. А., Кварацхелия Д. Д., Филимонкин Е. А., Китаев М. В., Корнев А. В., Никитин М. В., Саганов Е. Б. Пакет программ «Логос». Функциональные возможности для моделирования статического деформирования слоистых композиционных материалов на основе оболочечного конечного элемента // Журнал ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, 2020, № . 2. С. 60–70.
- Моделирование динамики полёта летательного аппарата с учетом работы силовой установки и органов управления / А. В. Саразов, А. С. Козелков, А. А. Уткина, А. В. Корнев // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. 2022. Т. 1. С. 203–204.
- Ананьев А. В., Лаптев И. В., Цырендоржиев Э. С. Тепловая модель термокаталитического двигателя на гидразине // Материалы Восьмой Российской национальной конференции по теплообмену: Материалы конференции. В 2 т. Москва, 17–22 октября 2022 года. Том 1. Москва: Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2022. С. 224–225.
- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023667463 Российская Федерация. Программа расчёта параметров фильтрационного горения в камере сгорания ЖРДМТ: № 2023666617: заявл. 01.08.2023: опубл. 15.08.2023 / А. В. Ананьев, А. А. Куроедов, И. В. Лаптев, Э. С. Цырендоржиев; заяви- тель Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации «Исследовательский центр имени М. В. Келдыша».
- Куроедов А. А., Черкасов С. Г., Лаптев И. В., Моисеева Л. А. Конденсация газа наддува в топливном баке с разделительной диафрагмой в условиях невесомости // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13, № 4. С. 155–163.
- Петрова С. В., Городнов А. О., Лаптев И. В. Модель сопряженного теплообмена в ракетном баке при отборе топлива с одновременным наддувом // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тезисы докладов XXIV школы семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А. И. Леонтьева, посвященной 100-летию академика РАН В. Е. Алемасова, Казань, 23–27 мая 2023 года. Казань: АО Информационно-издательский центр, 2023. С. 256–257.
- Определение условий, обеспечивающих постоянство давления паров сжиженного газа в топливном баке при внешнем теплообмене и изменении объёма наддувной полости / ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша». Исполнители Ананьев А. В., Васютичев А. С., Городнов А. О. Инв. № 7428. 2020. 70 с.
