Многомасштабное моделирование гетерогенных каталитических процессов на теплозащитных покрытиях космических аппаратов

Представлено направление, связанное с исследованием течений многокомпонентных химически реагирующих смесей у каталитических поверхностей. На основе методов молекулярной динамики и квантовой механики будут разработаны новые математические модели и вычислительные алгоритмы, получены новые результаты при моделировании каталитических свойств теплозащитных покрытий перспективных космических аппаратов Актуальность исследования каталитических свойств теплозащитных покрытий связана с разработкой перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов, для которых разрабатываются новые материалы, обеспечивающие тепловую защиту при температурах поверхности около 2000 K. При гиперзвуковом обтекании гетерогенные каталитические процессы определяют более половины потока тепла к поверхности тела. До настоящего времени каталитические свойства теплозащитных покрытий космических аппаратов остаются недостаточно изученными как в теоретическом, так и в экспериментальном плане. Лучше понять механизм гетерогенных каталитических процессов, проанализировать их элементарные стадии и оценить влияние пространственной структуры поверхностного слоя на каталитические явления позволят новые подходы, основанные на квантовой механике и молекулярной динамике. Их использование стало возможным в связи с развитием современной суперкомпьютерной техники. Теоретическое описание позволяет существенно уменьшить объем экспериментальной работы, необходимой для достоверного описания гетерогенных каталитических процессов на поверхности космических аппаратов.