Во вновь созданной среде с более стабильным финансированием из фондов фундаментальных научных исследований, JNA и промышленности, обширные исследования турбулентных потоков приобретают новые направления.
Научно-исследовательские интересы ориентированы на фундаментальные и прикладные исследования турбулентных потоков в сложных высокотемпературных потоках с присутствием частиц и химических реакций с целью создания основы для разработки новых технологий и разработки современных инженерных методов расчета и оптимизации процессов.
Основные направления исследований:
- разработка специальных методов точного измерения в высокотемпературных потоках,
- разработка экспериментальной базы для исследований в области высокотемпературного потока и горения,
- экспериментальные исследования с целью получения исходных данных для математических моделей и поверки модели,
- разработка дифференциальных математических моделей для расчета сложных турбулентных потоков.
С целью изучения структуры турбулентных холодных потоков и пламени, влияния горения на турбулентное поле потока и предоставления данных для проверки математических моделей: статистического характера турбулентных потоков, структуры поля потока свободной изотермической струи и пламени ацетилена, горения в вихревых высокоскоростных горелках для газообразных видов топлива, двухфазного потока газа и твердых частиц и процессов горения в турбулентных пульверах.
Статистический характер турбулентных потоков
Фундаментальные исследования структуры турбулентности под руководством академика Зорана Зарича продолжились диссертацией Е. Йовановича и последними работами З. Зарича. Статьи Й. Йовановича о взаимосвязи более высоких моментов турбулентности, структуре турбулентности у стены, моделировании турбулентного рассеяния энергии опубликованы и находятся на самом высоком уровне в мире. Продолжая независимые исследования структуры турбулентности, Й. Йованович сосредоточил свои исследования на обнаружении негаусского поведения флюидов, представленных колебаниями скорости, обнаруженными в анизотропных, неоднородных турбулентных потоках. Эти исследования, а также попытки усовершенствовать существующие модели турбулентности, являются частью усилий по адаптации моделей турбулентности, основанных на предположениях Рейнольдса, к специфике турбулентного потока при высоких температурах, химических реакций и больших градиентах, что приводит к значительной анизотропии турбулентных колебаний.
С этой же целью проведены исследования, которые показали возможность математически описать функцию плотности вероятности колебаний скорости вблизи стены, т.е. в экстремальной анизотропии и негаусском поведении. Математическое описание функции плотности вероятности с использованием общей функции распределения (известной как гиперболические распределения) позволяет описать и рассчитать турбулентные флуктуации вблизи стены универсальным способом. Введение этой общей функции распределения соответствует длительным испытаниям исследователей для описания турбулентных колебаний с дифференциальным уравнением для изменения плотности распределения вероятностей.
Результаты детальных экспериментальных исследований показали, что существует сильная связь между более высокими статистическими моментами турбулентных колебаний в потоке пограничного слоя. Измерения в свободной турбулентной струе также подтвердили существование этих зависимостей. Для дальнейшего развития моделирования турбулентных потоков важно подтверждение теории о том, что функция распределения вероятностей так называемого ряда Грам-Чариера получает свободную связь между статистическими моментами турбулентности и результатами экспериментов.
Третий период исследований характеризуется отсутствием финансирования исследований в этой области из любого источника научных средств. Турбулентность как исследовательский интерес исследователей в Лаборатории можно найти во многих финансируемых проектах в качестве подходящего звена для фундаментальных исследований в области разработки новых технологий и новых устройств.
Экспериментальные исследования характеристик турбулентности проводятся только при обмене исследователями с зарубежными институтами, в частности: Киотского университета(г. Киото, Япония), Академии наук Чешской Республики, Института основ химических процессов (г. Прага, Чешская Республика), для совместных исследований в рамках международных исследовательских программ Европейского союза.
Исследовательская работа открыла возможность использования современных экспериментальных методов и современного экспериментального оборудования, имевшихся в зарубежных исследовательских центрах. Но недостатком было то, что лишь немногие исследователи участвовали в международных проектах без возможности продолжить работу в этой же области после возвращения в Винчанский институт ядерных наук, Лабораторию теплотехники и энергетики.
Математическое моделирование турбулентных процессов по-прежнему является одним из важнейших элементов научно-исследовательской деятельности Лаборатории, которая расширяется от использования "самодельного" программного обеспечения до использования коммерческих пакетов программного обеспечения, для которых предоставляются надлежащие академические лицензии.
