научный журнал по физике Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа ISSN: 0568-5281

О научном журнале«Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа»

Фундаментальные исследования классических моделей идеальных и вязких несжимаемых жидкостей и совершенного газа; исследования, связанные с усложнением и совершенствованием этих моделей для описания специальных классов течений интересных с практической точки зрения (движение тел в воде с большими скоростями, турбулентные течения, течения химически реагирующих газовых смесей, многофазные течения, течения стратифицированных жидкостей, течения в пограничном слое, течения в условиях микрогравитации и т.д.); исследования по разработке новых моделей, позволяющих описывать течения жидкостей и газов в условиях, характерных для "стыка наук" (движения вязкоупругих сред, магнитогидродинамические течения, электрогидродинамические течения, биомеханические течения и т.д.); исследования в области устойчивости течений; исследование моделей турбулентности и ламинарно-турбулентного перехода.

Архив научных статейиз журнала «Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа»

  • АНИЗОТРОПНОЕ ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ В ЕМКОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ УСТОЙЧИВОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ

    АНАНЬЕВ А.В., МИРОНОВ В.В., МОИСЕЕВА Л.А., ЧЕРКАСОВ С.Г. — 2015 г.

    Проведено численное моделирование нестационарной естественной конвекции в вертикальной цилиндрической емкости при подводе тепла сверху и сбоку. Выявлено анизотропное влияние интенсивной конвекции на поле температур. Показано, что температура в стратифицированной области хорошо описывается одномерным нестационарным уравнением теплопроводности с объемным источником тепла

  • ВАРИАЦИОННАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ РАДИАЛЬНОГО ГАЗОВОГО ПОДШИПНИКА

    БОЛДЫРЕВ Ю.Я., ПЕТУХОВ Е.П. — 2015 г.

    Рассматривается вариационная задача для радиального подшипника с газовой смазкой в одномерной постановке. Особенность задачи связана с тем, что для уравнения Рейнольдса привлекается дополнительное условие газообмена с окружающей средой - условие Элрода-Бургдорфера. Проведен качественный анализ системы необходимых условий экстремума, и на его основе построена вычислительная процедура. Выявлена асимптотическая связь решения рассматриваемой вариационной задачи с решением задачи для случая, когда давление задано на границах области (“открытый профиль”). Результаты представлены для широкого диапазона параметров.

  • ВАРИАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ И НЕРАВЕНСТВА ДЛЯ СКОРОСТИ СТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ

    ПЕТРОВ А.Г. — 2015 г.

    Рассматриваются течения вязкой жидкости в области, на границе которой задаются скорость или напряжение. Показано, что решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса и линейных уравнений Стокса с одинаковыми напряжениями на границе подчинены неравенству, которое позволяет получить строгую оценку сверху для функционалов скорости течения, возникающего под действием напряжения на границе области. Если же течение в ограниченной области вызвано касательным напряжением на границе и для больших чисел Рейнольдса справедлива теорема Бэтчелора, а также выполнено условие монотонной зависимости от числа Рейнольдса рассматриваемого функционала скорости, то для средней скорости на границе при всех числах Рейнольдса получены двухсторонние оценки.

  • ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПОЛЯ СКОРОСТИ В ВОЛНАХ НА ПОВЕРХНОСТИ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ, ПОКРЫТОЙ УПРУГОЙ ПЛЕНКОЙ

    АВЕРБУХ Е.Л., КУРКИН А.А., ТАЛИПОВА Т.Г. — 2015 г.

    Рассчитаны поля скоростей течений в волнах на свободной поверхности бесконечно глубокой вязкой жидкости, покрытой упругой пленкой. Обсуждается вертикальная структура поля скорости течения в волнах гравитационно-капиллярной моды и моды Марангони в приповерхностном пограничном слое для различных значений параметра вязкости жидкости и упругости пленки. Подробно рассмотрена изменчивость горизонтальной скорости в точках совпадения действительной или мнимой части частоты обеих мод.

  • ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПОТОКИ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ СЛАБОНЕЛИНЕЙНЫМИ ВНУТРЕННИМИ ВОЛНАМИ НА ШЕЛЬФЕ

    НОСОВА А.В., СЛЕПЫШЕВ А.А. — 2015 г.

    Рассматриваются свободные внутренние волны с учетом коэффициентов горизонтального турбулентного обмена в вертикально-неоднородном стратифицированном течении. В линейном приближении находятся дисперсионное соотношение, декремент затухания волны. Во втором порядке по амплитуде волны определяются вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа и волновые потоки тепла и соли. Показано, что основной вклад в волновой перенос вносит вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа, которая при учете турбулентной вязкости и диффузии отлична от нуля. Волновой поток соли превосходит турбулентный. Учет течения приводит к уменьшению вертикальных волновых потоков, однако волновой поток соли все равно превышает турбулентный.

  • ВИХРЕВОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ЖИДКОСТИ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ СОСУДЕ

    КАЛИНИЧЕНКО В.А., СО А.Н., ЧАШЕЧКИН Ю.Д. — 2015 г.

    Экспериментально исследовано влияние поперечных пластин-демпферов на параметры стоячих поверхностных волн в вертикально колеблющемся прямоугольном сосуде. Методами трассерной визуализации показано, что демпфирующее действие пластин (установленных в узле стоячей волны) обусловлено переносом волновой энергии в систему трехмерных нестационарных вихрей по всей глубине жидкости. Проведены количественные оценки эффективности действия пластин по изменению вида и частотному смещению резонансных зависимостей параметрически возбуждаемых волн. Получена универсальная зависимость декремента волны от относительного перекрытия центрального поперечного сечения сосуда.

  • ВЛИЯНИЕ ВРАЩЕНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ АДВЕКТИВНОГО ТЕЧЕНИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СЛОЕ ЖИДКОСТИ С ТВЕРДЫМИ ГРАНИЦАМИ ПРИ МАЛЫХ ЧИСЛАХ ПРАНДТЛЯ

    ЧИКУЛАЕВ Д.Г., ШВАРЦ К.Г. — 2015 г.

    Исследована граница существования монотонной неустойчивости адвективного течения во вращающемся горизонтальном слое несжимаемой жидкости с твердыми границами в зависимости от числа Прандтля (Pr) и числа Тейлора (Ta). Построены нейтральные кривые зависимости критического числа Грасгофа от волнового числа при различных значениях Ta и Pr. Выявлены две гидродинамические моды неустойчивости и исследовано влияние на них вращения в диапазоне 0 < Ta < 10 5 при малых числах Прандтля. Граница первой монотонной моды с ростом числа Тейлора от 0 до 200 сужается по Pr в пределах от 0.34 до 0. Граница второй монотонной моды с ростом 268 < Ta < 10 5 расширяется по Pr от 0.065 до нуля и от 0.065 до 0.92.

  • ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЦИРКУЛЯЦИЮ ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЫ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ЦИЛИНДРЕ ПРИ НАЛИЧИИ ТОРМОЗЯЩЕГО ТОРЦА

    ПОТАНИН Е.П. — 2015 г.

    В рамках магнитогидродинамического подхода исследуется вращательное течение электропроводящей жидкости внутри прямого кругового диэлектрического цилиндра при наличии асинхронно вращающегося верхнего торца и внешнего осевого магнитного поля B. Для приближенного расчета радиальных профилей азимутальной и осевой компонент скорости среды внутри ограниченного в осевом и радиальном направлениях вращающегося объема используются аналитические решения системы нелинейных дифференциальных МГД-уравнений движения в пограничных слоях на безграничном диске.

  • ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ЩЕЛЕВОГО ФИЛЬТРА НА ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

    ВИНОГРАДОВ В.В., ЗЫКОВА Ю.А., САМОХВАЛОВ Н.М. — 2015 г.

    Исследована гидродинамика потока в чистой фильтрующей перегородке из нескольких слоев проволоки в щелевом фильтре. Получены зависимости, определяющие структурные характеристики щелевого слоя, и установлено их влияние на величину и изменение гидравлического сопротивления в зависимости от скорости потока. Разработана методика расчета гидравлического сопротивления чистой щелевой перегородки.

  • ВОЛНЫ НА ВОДЕ В ПРОДОЛЬНО КОЛЕБЛЮЩЕМСЯ КОНТЕЙНЕРЕ

    БУКРЕЕВ В.И., ЧЕБОТНИКОВ А.В. — 2015 г.

    Приведены результаты экспериментального исследования поверхностных гравитационных волн в прямоугольном контейнере, частично заполненном водой и колеблющемся горизонтально по гармоническому закону. Полученные данные использованы, в частности, для проверки теоретического решения Л.Н. Сретенского, предсказывающего существование безграничного счетного множества резонансных режимов генерации волн. Такие режимы имеют место при частотах колебаний контейнера, совпадающих с нечетными собственными частотами колебаний жидкости. В опытах в резонансных режимах волны обрушивались, и наблюдались кумулятивные струи. Из экспериментов следует, что при частотах колебаний контейнера, совпадающих с четными собственными частотами колебаний жидкости, амплитуды волн и поступающая в них энергия минимальны.

  • ВОЛНЫ ФАРАДЕЯ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ СОСУДЕ С ЛОКАЛЬНЫМИ НЕРЕГУЛЯРНОСТЯМИ ДНА

    КАЛИНИЧЕНКО В.А., НЕСТЕРОВ С.В., СО А.Н. — 2015 г.

    Представлены результаты лабораторных экспериментов по оценке влияния топографии дна на частоты и формы стоячих поверхностных волн в прямоугольном сосуде, колеблющемся в вертикальном направлении. Детально рассмотрен эффект одного и двух возвышений на горизонтальном дне и линейной отмели. Экспериментально исследовано смещение резонансной зависимости при изменении положения препятствия на линейном наклонном дне. Для интерпретации данных эксперимента использована основанная на методе ускоренной сходимости математическая модель сейш в случае резкого возвышения.

  • ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ СВЕРХЗВУКОВОЙ НЕДОРАСШИРЕННОЙ СТРУИ

    ЗАПРЯГАЕВ В.И., КИСЕЛЕВ Н.П., ПИВОВАРОВ А.А. — 2015 г.

    Проведено экспериментальное исследование стационарной структуры течения сверхзвуковой недорасширенной струи при M a = 1.0. Представлены экспериментальные данные распределения измеренного полного давления в различных поперечных сечениях и вдоль оси струи. Выявлены некоторые особенности сверхзвукового течения - в струе за прямым скачком уплотнения возникают существенные флуктуации распределения плотности в области слоя смешения, формирующегося за тройной точкой, обусловленные наличием вихревых структур во внутреннем слое смешения. Приведены примеры использования полученных данных эксперимента для тестирования результатов численных расчетов.

  • ГЕНЕРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ВОЛНОЙ ЗАВИХРЕННОСТИ В СДВИГОВОМ ПОТОКЕ

    КАЛАШНИК М.В. — 2015 г.

    Исследуется двумерная задача о генерации акустических волн начальными распределениями завихренности в сдвиговом потоке. Рассмотрен случай сингулярного распределения завихренности, сконцентрированного по одной из горизонтальных координат и периодического по другой. Подобное распределение индуцирует в потоке периодическую цепочку локализованных вихрей, движение которой сопровождается излучением акустических волн. Для нахождения характеристик акустического излучения линеаризованная система уравнений газовой динамики сведена к одному уравнению относительно амплитуды касательной компоненты скорости. Асимптотическое решение уравнения при слабых сдвигах представлено в терминах функций Эйри. Получены оценки волновых амплитуд и потока волновой энергии в дальней волновой зоне.

  • ДВИЖЕНИЕ КРЫЛА НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ ПЛОТНОСТЯМИ ЗА ДИСКОМ ДИПОЛЕЙ

    ОРЛОВ Ю.Ф., ХИМИЧ С.А. — 2015 г.

    Решается пространственная стационарная задача о движении крыла над поверхностью раздела невязких жидкостей с различными плотностями за диском диполей с известным скачком давления на нем. Предположение о малости отстояния крыла от поверхности раздела жидкостей конструктивно используется в квадрупольном вырождении фундаментальных структур, что в конечном итоге позволяет преобразовать интегральное уравнение в краевую задачу для двумерного дифференциального уравнения Пуассона в области течения под крылом, решаемую численно. В качестве примера выполнен расчет формы свободной поверхности и коэффициента подъемной силы для комплекса “крыло - диск диполей” с характеристиками, близкими к характеристикам судна на динамической воздушной подушке “Волга-2”.

  • ДВУМЕРНЫЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЧЕНИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЫ МЕЖДУ ПРОНИЦАЕМЫМИ ПЛОСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ, НАКЛОНЕННЫМИ К ГОРИЗОНТУ

    ГЛИНОВ А.П. — 2015 г.

    На основе уравнений Обербека-Буссинеска и тепловой модели разряда рассмотрены течения электропроводной сплошной среды, обусловленные джоулевым тепловыделением в наклонном плоском слое в поле силы тяжести. При модельной (линейно убывающей) зависимости удельного электрического сопротивления межэлектродной среды от температуры построены одномерные стационарные фоновые решения и изучены вольт-амперные характеристики (ВАХ). Исследование проведено с учетом проницаемости электродов для электропроводящей среды при наличии вдува через один электрод и отсоса через другой. Анализ устойчивости в электротехническом (одномерном) приближении показал, что при определенных условиях существуют решения, соответствующие участкам ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Соответствующие этим решениям течения сплошной среды в межэлектродном пространстве разряда могут быть неустойчивы. В электротермическом приближении, когда отсутствуют возмущения скорости, приведены результаты расчетов инкрементов неустойчивости горизонтального слоя.

  • ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ЖИДКОСТЯХ С ПОЛИДИСПЕРСНЫМИ ПАРОГАЗОВЫМИ И ГАЗОВЫМИ ПУЗЫРЬКАМИ

    ГУБАЙДУЛЛИН Д.А., ФЕДОРОВ Ю.В. — 2015 г.

  • ЗОННЫЙ RANS- LES-ПОДХОД НА ОСНОВЕ АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕЙНОЛЬДСОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

    КОЗЕЛКОВ А.С., КРУТЯКОВА О.Л., КУРКИН А.А., КУРУЛИН В.В., ТЯТЮШКИНА Е.С. — 2015 г.

    Рассматривается зонный RANS-LES-подход, базовая модель турбулентности в котором - алгебраическая модель рейнольдсовых напряжений EARSM. Использование модели EARSM позволяет увеличить точность моделирования турбулентных характеристик на границе областей RANS и LES в случае течений в ассиметричных конструкциях и вблизи двугранных углов. Это способствует более точному моделированию вихревых структур генератором синтетической турбулентности и, как следствие, уменьшению переходной зоны после границы областей RANS-LES. В статье проведен анализ использования данного подхода на двух задачах: течение в квадратном канале и асимметричном диффузоре.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ КАВИТАЦИИ В ВИХРЕВОМ ГЕНЕРАТОРЕ ПРОТОЧНОГО ТИПА

    ШМЫРКОВ О.В. — 2015 г.

    Приведены результаты экспериментального исследования кавитации в проточном генераторе вихревого типа. Показано, что при втекании в камеру генератора высоконапорных тангенциальных и радиальных струй в генераторе возникает развитая кавитация. С наибольшей интенсивностью кавитационные процессы протекают в донной области. Интенсивность кавитации в этой части генератора существенно зависит от типа втекающих струй, расположения мест их втекания относительно дна, геометрии проточной части и величины давления на входе и выходе генератора.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ КАВИТАЦИИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТЕЛА ВДОЛЬ СТЕНКИ

    МОНАХОВ А.А. — 2015 г.

    Представлены результаты экспериментального исследования кавитации при движении цилиндрического тела вдоль стенки с малым зазором. Проведены измерения давления на поверхности цилиндрического тела в конфузорной и диффузорной областях. Показано, что при кавитации давление в кавитационной области остается постоянным, не зависит от скорости движения цилиндра и определяется давлением растворенных газов в жидкости. Измерения давления в кавитационной области показали, что с уменьшением зазора давление падает до величины, определяемой давлением растворенных газов в жидкости, и далее остается постоянным.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ИМПАКТНОМ ЗАКРУЧЕННОМ ТЕЧЕНИИ

    МИТРОФАНОВА О.В., ПОЗДЕЕВА И.Г. — 2015 г.

    На примере импактного закрученного течения воздуха рассмотрен механизм генерации акустических колебаний, связанный с образованием в движущейся среде устойчивых вихревых структур. Установлено, что при достижении предельной расходной скорости закрученного потока происходит перестройка амплитудно-частотной характеристики акустических колебаний гидромеханической системы. Обнаруженный эффект саморегулирования акустических колебаний выражается в резонансном усилении амплитуды собственных частот вихревой камеры за счет поглощения составляющих спектра акустических колебаний, генерируемых вихревой структурой потока.