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

ПЕТРОВ А.Г., ХАРЛАМОВ А.А. — 2013 г.

Работа посвящена изучению взаимодействия тел вблизи контакта. В узком зазоре между телами в окрестности контакта создаются напряжения, которые определяют основную часть сил, действующих на движущиеся тела. Во многих случаях возможно определение полей скорости и давлений в окрестности контакта и для силы гидродинамического взаимодействия выделить главную асимптотику по малому расстоянию между поверхностями. В работе представлен обзор решенных таким методом задач. Для некоторых задач даны новые постановки. Достоверность результатов подтверждается сравнениями с имеющимися точными частными решениями и экспериментальными данными. В силу ограниченности объема статьи авторы рассматривают здесь только плоские задачи, хотя развитый подход применим и к решению пространственных задач.

БЕСПОРТОЧНЫЙ А. И. — 2013 г.

Рассмотрен процесс гидродинамического нанесения покрытий по принципу ленточного подшипника, когда наносимая на ленту жидкость находится в узком зазоре между неподвижной поверхностью и движущейся лентой. Нестабильность угла схода ленты (подложки) и другие факторы вызывают возмущения выходного расхода жидкости и неоднородность толщины на- носимого покрытия. Получена замкнутая система уравнений, проведен численный расчет ста- ционарного и нестационарного течений, а также проведен качественный анализ подавления возмущений с помощью дополнительного устройства - свободно поворачивающейся пластин- ки на выходной кромке неподвижной поверхности.

КИРИЛОВСКИЙ С.В., МИРОНОВ С.Г., ПОПЛАВСКАЯ Т.В., ЦЫРЮЛЬНИКОВ И.С. — 2013 г.

Представлены результаты экспериментального и численного моделирования нестационарного обтекания интегрированной модели “пластина–кососрезный свисток” гиперзвуковым потоком азота: M ∞ =21, единичное число Рейнольдса Re ∞ 1= 6*10 5 м –1. Расчеты с помощью пакета ANSYS Fluent проведены для различной геометрии полости свистка и угла атаки модели. Найдены условия возникновения пульсаций в свистке, построены поля среднего течения и пульсаций в ударном слое на пластине. В экспериментах в гиперзвуковой азотной аэродинамической трубе Т-327А ИТПМ СО РАН получены зависимости пульсаций давления на поверхности пластины от угла атаки модели. Результаты расчетов сопоставлены с данными эксперимента.

2013

АБРАШКИН А.А., СОЛОВЬЕВ А.Г. — 2013 г.

Изучены плоские периодические колебания бесконечно глубокой жидкости при неоднородном распределении давления на ее свободной поверхности. Движение жидкости описывается точным решением уравнения Эйлера в лагранжевых переменных. Исследованы динамика колеблющегося стоячего солитона, а также сценарий эволюции солитона и возникновение волны аномально большой амплитуды на фоне однородного герстнеровского волнения (модель волны-убийцы). Все течения являются неоднородно завихренными.

КАЛМЫКОВ С. А., НАЛЕТОВА В. А., ТУРКОВ В. А. — 2013 г.

Экспериментально изучено движение тонкого тела из намагничивающегося композита в ка- нале, вдоль которого установлены катушки, создающие неоднородное "бегущее" магнитное по- ле. Оси катушек вертикальны и находятся в одной плоскости. Предложена математическая мо- дель тонкого тела из вязкоупругого намагничивающегося материала. Магнитная сила вычисля- лась по формуле, используемой в феррогидродинамике магнитных жидкостей с равновесной намагниченностью. Численно решена задача о движении такого тела в канале в вертикальной плоскости под действием магнитного поля, создаваемого в экспериментальной установке. Вы- числена зависимость скорости тела от частоты переключения катушек и исследовано влияние различных параметров задачи на вид этой зависимости. Теоретические результаты сравниваются с экспериментальными данными.

КАЛМЫКОВ С.А., НАЛЕТОВА В.А., ПЕЛЕВИНА Д.А., ТУРКОВ В.А. — 2013 г.

Исследуется плоское двухслойное течение вязких несжимаемых жидкостей, имеющих разные магнитные свойства, между двумя горизонтальными твердыми плоскостями в неоднородном бегущем магнитном поле. Произвольное неоднородное периодическое бегущее магнитное поле вызывает волнообразные изменения поверхности раздела двух сред и течения жидкостей с ненулевыми средними расходами. По заданному магнитному полю вычисляются форма поверхности раздела жидкостей, скорости, давления и средние расходы жидкостей. Рассматриваются случай косинусоидальной магнитной силы и случай, когда магнитное поле создается движущимися цилиндрами из ферромагнитного материала в однородном магнитном поле. Исследуется влияние различных параметров на средние расходы жидкостей.

БАЗИЛЕВСКИЙ А. В. — 2013 г.

Измерена сила натяжения утончающейся нити растворов высокомолекулярных полимеров при использовании самой нити в качестве чувствительного датчика силы. Оценены осевые на- пряжения в нити и эффекты перетекания жидкости из нити в примыкающие капли. Показано, что эти эффекты незначительны для полимерных растворов в маловязком растворителе (воде), но существенны для растворов в высоковязкой жидкости (глицерине). Предложена модифика- ция стандартного реологического метода капиллярной нити, позволяющая избежать принятия каких-либо гипотез о характере распределения напряжений в нити. Обнаружены и проанализи- рованы периодические поперечные колебания оси нити.

БАЯЗИТОВА А.Р., ГИМАЛТДИНОВ И.К., КУЧЕР А.М., ШАГАПОВ В.Ш. — 2013 г.

Изучена динамика осесимметричных детонационных волн в круглой трубе, содержащей кольцевой пузырьковый слой вблизи стенки с горючей смесью газов. Рассмотрены ситуации, когда внутри кольцевого слоя находится чистая жидкость или пузырьковая смесь с инертным (невзрывчатым) газом.

ХАРИТОНОВ В.П. — 2013 г.

Рассматривается одномерное движение несжимаемой жидкости (газа) сквозь неподвижный насыпной слой гранулированного материала при кратковременном тепловом воздействии на входе в слой. Аналитическое решение краевой задачи представлено в квадратурах в безразмерных величинах. Изучены особенности перемещения в слое конвективных температурных волн под действием потока жидкости (газа). Получены данные о скорости перемещения, амплитуде, разности температур жидкости (газа) и слоя, длине зоны интенсивного теплообмена. Приведены примеры анализа течения сплошной среды в технологических установках, основанных на использовании конвективных температурных волн.

ПОЛУДНИЦИН А.Н., ШАРИФУЛИН А.Н. — 2013 г.

Приводятся результаты экспериментального исследования развитого конвективного плюма от точечного источника тепла, порождаемого лазерным излучением, в жидкости с большим числом Прандтля Pr = 2 · 10 3 при наличии фонового ячеистого конвективного течения. Получено, что при скорости роста плюма, близкой к характерной скорости ячеистого конвективного течения, он может приобретать форму вертикальной плоской спирали.

РЫЖКОВ И.И. — 2013 г.

Проведено исследование длинноволновой неустойчивости, возникающей в плоском слое многокомпонентной смеси с эффектом Соре. Слой находится в поле силы тяжести и подогревается сверху или снизу. Решение линеаризованных уравнений движения ищется в виде ряда по степеням волнового числа, которое предполагается малым. Найдены критические параметры неустойчивости для смеси с произвольным числом компонент, построены карты устойчивости для бинарных и тройных смесей. В пространстве физических параметров выделены области, в которых наиболее опасны длинноволновые и коротковолновые возмущения. Проведено сравнение аналитических результатов с результатами численного решения линеаризованных уравнений в широком диапазоне волновых чисел. В качестве примера рассмотрена неустойчивость в тройной смеси углеводородов.

ДРУЖИНИН О.А., ТРОИЦКАЯ Ю.И. — 2013 г.

Проводится численное моделирование фонтана в жидкости со стратификацией плотности методом крупных вихрей. Фонтан формируется при проникновении турбулентной вертикальной струи сквозь пикноклин. Струйное течение инициировано постановкой граничного условия в виде направленного вертикально вверх потока жидкости нейтральной плавучести с осесимметричным гауссовым профилем средней скорости и заданным уровнем флуктуаций. Показано, что при числе Фруда Fr, превышающем критическое значение, фонтан совершает автоколебания, сопровождающиеся генерацией внутренних волн в пикноклине. Преобладает осесимметричная мода автоколебаний, когда верхушка фонтана периодически обрушается, генерируя пакеты внутренних волн, распространяющихся к периферии области счета. Характерная частота внутренних волн совпадает с частотой колебаний верхушки фонтана и монотонно уменьшается с ростом Fr. Зависимость амплитуды колебаний верхушки фонтана от Fr в численном моделировании хорошо согласуется с предсказанием теоретической модели Ландау для моды неустойчивости в режиме мягкого самовозбуждения.

ЦЫПКИН Г.Г. — 2013 г.

Предложена математическая модель процесса, содержащая две неизвестные границы фазовых переходов. На передней границе происходит испарение и выпадение соли в осадок. Граница, движущаяся с меньшей скоростью, представляет собой поверхность растворения. Получено автомодельное решение задачи в изотермическом приближении. Показано, что закачка пресной воды может приводить к переносу твердого осадка из одной области в другую, значительно увеличивая его количество за фронтом испарения, что приводит к существенному снижению проницаемости и соответственно к уменьшению скорости течения через проницаемые породы. При приближении к критической области параметров ветви полученного двузначного автомодельного решения сближаются, а при критических значениях сливаются, и решение задачи перестает существовать. Несуществование автомодельного решения интерпретируется как заполнение пор выпавшей в осадок солью и прекращение течения в геотермальном резервуаре.

АЛЕШИН А.Н., КРИВЕЦ В.В., ТИТОВ С.Н., ЧЕБОТАРЕВА Е.И. — 2013 г.

В работе исследованы особенности отражения волн сжатия, распространяющихся в закрытом канале при наличии контактной границы, разделяющей разноплотные газы. Показано влияние характера отражения на эволюцию области перемешивания, сформировавшуюся вследствие развития неустойчивости Рэлея—Тэйлора. Определены скорости перемешивания на всех этапах ее эволюции.

МОИСЕЕВА И.Н., ШТЕЙН А.А. — 2013 г.

Решена статическая задача о нагружении глазного яблока тонким цилиндрическим стержнем, деформирующим роговицу, для получения данных о механических свойствах глаза при клиническом обследовании. Анализ проведен в рамках простой модели, рассматривающей роговицу как мягкую оболочку и учитывающей упругие свойства склеры и окружающих ее тканей посредством введения упругой связи между внутриглазным давлением и склеральной частью внутриглазного объема. Исследована зависимость внутриглазного объема от давления и веса груза, а также от упругих характеристик системы. Рассмотрена задача о связи внутриглазного давления с весом груза при постоянном объеме. Показано, что нагружение одного и того же глаза тонкими стержнями и плоскими штампами разных весов дает возможность найти при клиническом обследовании индивидуальные упругие характеристики глазного яблока и давление в ненагруженном глазу.

РАМАЗАНОВ М.М. — 2013 г.

Изучаются качественные закономерности стационарной фильтрационной конвекции околокритического газа Ван-дер-Ваальса при существенных перепадах температуры. Объект исследования представляет собой насыщенное газом тонкое пористое кольцо в вертикальной теплопроводной плоскости. Предложена и обоснована адекватная математическая модель, основанная на усреднении двумерных уравнений конвекции по толщине кольца. Выявлен характер зависимости характеристик естественной конвекции от небуссинесковских параметров (критериев сжимаемости, перепада температуры и близости к критической точке). Обсуждаются пределы применимости ранее известных закономерностей, связанных с условиями возникновения и свойствами стационарной конвекции.

ГАЙФУЛЛИН А.М. — 2013 г.

Рассмотрена известная задача о взаимодействии вихря с перпендикулярной плоскостью в вязкой несжимаемой жидкости. Образ вихря в данной работе – вращающаяся полубесконечная игла. При этом рассматриваются разные модели: игла нулевого радиуса, неподвижная и подвижные в осевом направлении иглы конечного радиуса. Исследованы диапазоны существования решения, а также соответствие течения около иглы конечного радиуса при стремлении это% го радиуса к нулю течению около иглы нулевого радиуса.

АРИСТОВ С.Н., ШВАРЦ К.Г. — 2013 г.

Задача о конвекции в плоском горизонтальном слое несжимаемой жидкости с твердыми границами, на нижней из которых температура постоянная, а верхняя граница нагрета параболически, сводится к решению нелинейной системы нестационарных одномерных уравнений. Непосредственно в точке экстремума получено аналитическое решение задачи. В совокупности с известными решениями, описывающими теплообмен при линейном распределении температуры границ, полученные результаты позволили рассчитать тепловой поток через тонкую щель при произвольно заданном нагреве тонкого слоя жидкости, заключенного между теплопроводными массивами.

ИБРАГИМОВА Л.Б., СЕРГИЕВСКАЯ А.Л., ШАТАЛОВ О.П. — 2013 г.

Измерения поглощательной способности и эволюции колебательной температуры молекулярного кислорода за фронтом ударной волны в режимах с температурой вблизи фронта 4000— 11000 К позволили определить константу скорости диссоциации молекул О 2 как в термически неравновесных, так и в равновесных условиях. Экспериментально продемонстрирована зависимость константы скорости диссоциации от отношения Т и/ Т, т.е. от степени близости процесса диссоциации к термически равновесным условиям. Предложено соответствующее выражение для двухтемпературной константы скорости диссоциации.