Эффективные методы активного управления отрывными потоками жидкости и газа на основе синтетических струй и методов машинного обучения

Исследуются модельные задачи обтекания для анализа эффективности методов активного управления отрывными потоками жидкости и газа. Первая исследуемая геометрия представляет собой упрощенную модель грузового автомобиля. На переднем крае модельной кабины располагается массив синтетических струй для воздействия на поток. Численно и экспериментально проанализирована эффективность подавления отрыва при высоких числах Рейнольдса Re=10⁵. Показано, что актуаторы, представляющие собой продольные отверстия, являются наиболее предпочтительными. Вторая исследуемая геометрия представляет собой круглый цилиндр, на который натекает однородный поток жидкости при числе Рейнольдса Re=100. Реализовано управление на основе низкоампли-тудных вращательных колебаний произвольной формы, которая определяется при помощи алгоритмов глубокого обучения на основе нейронных сетей и обучения с подкреплением.

Изоповерхности Q-критерия для визуализации мгновенных вихревых структур: (а) поперечное расположение синтетической струи; (б) продольное расположение ряда синтетических струй.

Показано, что в результате работы оптимизационного алгоритма возможно создание стратегии, приводящее к понижению коэффициента сопротивления на 14–16%, при этом максимальная амплитуда вращения может быть порядка 1–10% от скорости натекающего потока. Продемонстрирована важность реализации алгоритма с обратной связью при помощи сравнения эффективности данного метода со стандартным подходом, основанным на гармонических возмущениях.

ИТ СО РАН, с.н.с., к.т.н. Токарев М.П., с.н.с., д.ф.-м.н. Мулляджанов Р.И., м.н.с. Палкин Е.В., тел.: +7 (383) 335-66-84.