Отзыв официального оппонента (Анализ и оценка эффективности методов, обеспечивающих ускорение перехода к численно разрешаемой турбулентности при использовании незонных гибридных подходов к расчету турбулентных течений)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Гусевой Екатерины Константиновны «Анализ и оценка эффективности методов, обеспечивающих ускорение перехода к численно разрешаемой турбулентности при использовании незонных гибридных подходов к расчету турбулентных течений», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01,02.05- механика жидкости, газа и плазмы Диссертационная работа Гусевой Е.К.

содержит совокупность научноисследовательских разработок современных средств математического моделирования турбулентных течений. Численное воспроизведение турбулентности на современном уровне развития вычислительных технологий моделирования течений газа и жидкости в проточных трактах современных энергоустановок, при внешнем обтекании элементов конструкций сложной формы, требует решения широкого круга задач, позволяющих построить средства, адекватно воспроизводящие все особенности турбулентности — многомасштабного по времени и пространству, трехмерного, нестационарного процесса.

Во многих случаях воспроизведение турбулентности в вычислительных реализациях требует включения в алгоритмы эволюционных элементов выхода на вычислительно реализуемые характеристики турбулентности, отвечающие реальной, физической картине. Анализ современных методов ускорения вывода вычислительного процесса на адекватное воспроизведение турбулентности и обоснованные результатами этого анализа предложения по их использованию в современных вычислительных технологиях, несомненно, представляют весьма важную для практики задачу. Тему диссертационной работы Гусевой Е,К., в которой проводится анализ такой задачи, и делаются обоснованные предложения по разработке средств моделирования турбулентных течений, следует признать актуальной, Турбулентная форма движения жидкостей и газов широко распространена в природе и в технических устройствах, поэтому моделирование таких течений представляет интерес для многих практических приложений.

Среди различных подходов к численному моделированию турбулентности широкое распространение получили моделирование крупных вихрей ~ЬЕБ) и моделирование отсоединенных вихрей ~РЕЯ), а также различные гибридные подходы. 8 работе Гусевой Е.К. рассматривается ряд проблемных вопросов, выявленных при использовании РЕЯ для решения задач различного класса, в частности, при моделировании турбулентности в слоях смешения. Одним из недостатков незонных ВАГАБ-ЬЕ3 подходов является задержка перехода от полностью моделируемой турбулентности в присоединенных к обтекаемой поверхности областях, описываемых с помощью ВАХИ, к численно разрешаемой турбулентности в оторвавшихся слоях смешения, описываемых в рамках ЬЕЯ. Указанная проблема приводит в ряде реализаций к достаточно большим погрешностям расчета характеристик потока, ограничивая возможности практического использования незонных гибридных подходов.

В работе анализируются существующие методы ускорения ВАЯЯ-ЬЕ5 перехода в оторвавшихся слоях смешения и даются практические рекомендации по выбору наиболее перспективных подходов. Это является целевой установкой работы. Автор ставит конкретные задачи, а именно: — проведение глубокого аналитического обзора существующих подходов по ускорению ВАГАБ-ЬЕБ перехода в слоях смешения; — выбор перспективных направлений для дальнейшего исследования и разработки приложений; — построение базы тестовых задач, на которых проводится исследование течений; — задачи разработки численных схем, реализующих гибридные технологии, их программная реализация и численное моделирование с анализом и оценкой рассматриваемых подходов.

Анализ материалов диссертационной работы и публикаций автора показывает, что эти задачи в полной мере решены и поставленная в работе цель — достигнута. Использование разработанных подходов позволяет повысить точность расчетов отрывных течений в рамках незонных гибридных подходов и снизить необходимые для этого вычислительные затраты. Это определяет несомненную практическую значимость разработанных средств моделирования и полученных в работе результатов и рекомендаций. В работе получены новые научные результаты, характеризующие эффективность различных методов, обеспечивающих ускорение КАНЯ-1ЕБ перехода в оторвавшихся от обтекаемой поверхности слоях смешения, Эти результаты относятся в вопросам совершенствования вычислительных методик проведении расчетов в рамках незонных гибридных ВАХА-ЕЮ моделей турбулентности.

К результатам, имеющим научную новизну следует отнести результаты систематического анализа существующих подходов к решению проблемы ускорения перехода, на основе которого выделены перспективные направления, а также авторские разработки новых элементов схем, реализующих гибридную технологию и позволяющих повысить эффективность средств вычислительного моделирования турбулентности. Несомненную научную новизну имеют и результаты вычислительного моделирования различных видов отрывных течений. Достаточно хорошее согласование расчетных данных с экспериментальными данных и результатами апробированных вычислений, тестированием на семействе тестовых задач полностью определяет достоверность результатов вычислительного моделирования и основанных на них выводов и рекомендаций.

На этом основании можно констатировать„что выводы и рекомендации, сформулированные в работе, приводятся вполне обосновано. Замечания по работе сводятся к следующим. 1. Тестовые задачи, представленные в разделах 3.1-3.6, описаны кратко в схематичной форме. Сравнение полученных результатов с имеющимися данными нельзя признать систематическим и всесторонним, как утверждает автор в вводной части работы.

Обоснование выбора тестовых задач и их значимость для последующего исследования также отсутствует. В связи с этим, в последующем развитии разработанного в диссертации подхода рекомендуется привести дополнительные обоснования принципов, положенных в основу выбора тестовых задач и расширить их круг, 2. Представленные в главе 4 результаты не демонстрируют преимуществ разработанной конечно-разностной схемы по сравнению с другими схемами (обтекание профиля, сверхзвуковое обтекание цилиндрического тела). Возможно, преимущества разработанной схемы относятся к другим вопросам, связанным с реализацией вычислительной процедуры (простота, время счета и др.).

Однако, такая информация в работе отсутствует. 3. Имеются замечания по оформлению работы. Не на всех рисунках указываются единицы измерения физических величин. В ряде случаев отсутствуют пояснения символов, используемых на рисунках и в подрисуночных подписях. В поле рисунков пояснения и записи сделаны на иностранном языке. Все это затрудняет чтение работы и анализ результатов. Математические выражения также содержат функции и символы, пояснения которых отсутствует. Непонятным также остается использование различных шрифтов для обозначения тензоров и векторов в различных частях работы (вектора где-то обозначаются полужирным шрифтом, где-то обычным). Имеются описки, так в автореферате при определении цели работы говорится о разрешенных турбулентных структурах (стр.4). Наверно, имеется в виду разрешаемые (выявляемые) в вычислительном моделировании структуры.

4. В списке литературных источников отсутствуют (за исключением статьи Адомяна и др. в журнале Математическое моделирование) русскоязычные работы. Хотелось бы услышать при обсуждении работы в научной дискуссии позицию автора по этому вопросу. 5. Реализованный подход представляется интересным и перспективным для его использования при решении широкого круга задач вычислительной газовой динамики. В этой связи, хотелось бы услышать мнение автора о возможности интеграции разработанного подхода с вычислительными пакетами, как с открытым исходным кодом, так и коммерческими. Какие потенциальные проблемы могут возникать при включении разработанного подхода в имеющимися СЕР-пакеты? Приведенные замечания носят, скорее, дискуссионный характер и не являются принципиальными для оценки работы. Переходя к общей оценке работы, отметим, что диссертация Гусевой Е.К. представляет собой научно-квалификационную работу, обладающую несомненным внутренним единством, которое определяется решением совокупности родственных задач математического моделирования турбулентности.

Разработки автора в полной мере отвечают современному уровню работ в этом направлении. Диссертация написана ясно и четко. Видно, что представленные материалы основаны на глубоком и обширном авторском исследовании, они подробно обсуждены, по ним делаются обоснованные и значимые выводы. Материалы и стиль изложения, использованные модели и подходы, сформулированные выводы и обобщения говорят о глубокой эрудиции и высокой научной квалификации автора. Гусева Екатерина Константиновна является специалистом в области математического моделирования турбулентности. Анализ публикаций автора позволяет сделать заключение о том, что основные результаты ее исследования в полной мере опубликованы в рецензируемых изданиях. Количество публикаций отвечает требованиям, установленным разделом 11 «Положения о присуждении ученых степеней», в отношении диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук.