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

ТИТАРЕВ В.А., ШАХОВ Е.М. — 2013 г.

На основе кинетической S-модели рассматривается задача о стационарном истечении разреженного газа из резервуара в вакуум через длинную цилиндрическую трубу кругового поперечного сечения при постоянной температуре стенок трубы. Кинетическое уравнение решается численно консервативным методом второго порядка точности. Основная расчетная величина – расход газа через канал. Изучаются также поля течений. Полученные решения сравниваются с известными результатами.

БАТИЩЕВ В. А., УСТИНОВ Ю. А. — 2013 г.

Изучаются спиральные волны в потоке вязкой несжимаемой жидкости внутри артериально- го сосуда, который моделируется тонкой упругой изотропной оболочкой. Построены асимпто- тические разложения двух типов спиральных волн: первый тип - это пристеночные спиральные длинные волны, порождаемые (в силу прилипания вязкой жидкости к внутренней стенке обо- лочки) продольными и крутильными гармоническими волнами, распространяющимися вдоль стенки. Распределение амплитуд этих волн по сечению сосуда имеет характер пограничного слоя, локализованного около внутренней поверхности оболочки. Второй - это короткие волны малой амплитуды, заполняющие практически все поперечное сечение сосуда. Показано, что механизмом переноса коротких волн является стационарный поток, причем роль пристеночных продольных волн и упругих свойств оболочки в этом случае незначительна.

КОРНЕЕВ А.С. — 2013 г.

Расчетами нестационарного турбулентного закрученного течения воды при наличии кавитации показано, что в приосевой зоне канала возникает пульсирующая паровая область — каверна, изменения формы и размеров которой приводят к возникновению незатухающих колебаний давления. Получены амплитудно-частотные характеристики колебаний в различных сечениях канала. Положение максимума амплитуды в зоне расширения канала согласуется с имеющимися экспериментальными данными. Выявлена динамика тороидальных вихрей, образующихся в канале гидродинамического генератора и в зоне расширения на выходе из него.

ЖУЧКОВ С.Ю., КАНЕВСКАЯ Р.Д. — 2013 г.

Рассматривается модель двухфазной фильтрации, возникающей при вытеснении нефти водным раствором кислоты в окрестности горизонтальной скважины с учетом течения в ее стволе. Исследуется эффект от кислотных обработок и кислотного гидроразрыва. Оценивается влияние изменения фазовых проницаемостей при растворении породы на результат обработки. Показано, что после кислотного воздействия неравномерность распределения притока вдоль горизонтального ствола увеличивается. Приводятся численные расчеты для реальных примеров.

НИКИТИН С.А., ПОЛЕЖАЕВ В.И. — 2013 г.

Представлена математическая постановка задачи о конвективном теплообмене в сферическом объеме, заполненном сверхкритическим водородом в условиях космического полета на основе трехмерных нестационарных уравнений Навье—Стокса для низкоскоростной сжимаемой среды с модифицированным уравнением состояния и переменными теплофизическими свойствами. Для расчета микроускорений в космическом полете применяется квазистатическое приближение. Найдены режимы ухудшения и улучшения теплообмена, показано, что они связаны с переходом рабочих параметров в область "псевдокритической" точки. Благодаря дополнительному перемешиванию под действием микроускорений в реальных условиях полета разности температур в рабочем объеме могут быть значительно уменьшены в сравнении с расчетными случаями нулевой или малой постоянной силы тяжести.

ЧЕПРАСОВ С.А. — 2013 г.

Представлены результаты расчетов модельных и реальных турбулентных струйных течений со скачками уплотнения при небольших сверхзвуковых числах Маха. Проведен анализ гидродинамических особенностей течения при отражении скачка уплотнения от слоя смешения. Предложен возможный вариант модификации модели для турбулентной вязкости, позволяющий улучшить предсказание распределения интенсивности скачков уплотнения (волн разрежения) вдоль струйных течений.

БАТЯЕВ Е.А., ХАБАХПАШЕВА Т.И. — 2013 г.

Рассмотрена двумерная задача о наклонном соударении свободного твердого тела, имеющего пологое дно, с тонким слоем идеальной несжимаемой жидкости. Исследована начальная стадия удара, в течении которой движение тела сопровождается образованием струй на границе области контакта тела и жидкости. Задача решается совместно — течение жидкости, обусловленное движением тела, и само движение тела определяются одновременно. Область контакта "тело-жидкость" заранее неизвестна, и определение ее эволюции по времени представляет существенную трудность, для преодоления которой использован метод сращиваемых асимптотических разложений. Получена система интегродифференциальных уравнений и на ее основе численно исследовано движение тела под действием гидродинамических нагрузок. Показано, что гидродинамическая сила, действующая на тело при ударе, максимальна именно на начальной непродолжительной стадии, поэтому изменение движения тела за рассматриваемое время весьма существенно.

ЛАРИНА И.Н., РЫКОВ В.А. — 2013 г.

Для описания течений разреженного газа построено модельное кинетическое уравнение, приближающее уравнение Больцмана в широком диапазоне интенсивности неравновесных состояний газа. Кинетическая модель основана на функции распределения, зависящей от абсолютной скорости частиц газа. Модельное кинетическое уравнение обладает высокой вычислительной эффективностью и на его основе решена задача о структуре ударной волны. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных для аргона.

ГРИГОРЬЕВ А.И., ПЕТРУШОВ Н.А., ШИРЯЕВА С.О. — 2013 г.

В аналитических расчетах второго порядка малости исследован внутренний нелинейный резонансный обмен энергией между волнами на поверхности цилиндрической струи несжимаемой диэлектрической жидкости, движущейся относительно материальной среды в продольном электростатическом поле.

ВАТАЖИН А.Б., УЛЫБЫШЕВ К.Е. — 2013 г.

Рассмотрена проблема нестационарной зарядки электрически изолированных идеально проводящих тел в потоке несжимаемой вязкой среды, содержащей ионную компоненту. В выражение для ионного тока включены эффекты: конвективный перенос ионов со скоростью среды, их дрейф в электрическом поле и диффузия. Сформулирована и решена задача о нестационарной зарядке сферы в указанной постановке. Выяснена роль диффузионных эффектов. Найдены поля гидродинамических и электрических параметров. Получены зависимости заряда и потенциала сферы от времени.

БЕССОНОВ О. А., ПОЛЕЖАЕВ В. И. — 2013 г.

Представлены результаты расчета критических чисел Грасгофа, при которых возникают ко- лебания полей течения и температуры, в осесимметричной и трехмерной моделях метода выра- щивания кристаллов вытягиванием из расплава. Изучаются особенности структуры конвекции и теплообмена в зонах стабилизации и смены опасных мод в широком диапазоне чисел Прандт- ля для различных тепловых граничных условий на поверхности расплава. Дается сопоставление с результатами эксперимента.

ДОВГАЛЬ А.В., ЗАНИН Б.Ю., СОРОКИН А.М. — 2013 г.

В аэродинамической трубе исследована устойчивость течения с отрывом ламинарного пограничного слоя на теле вращения, расположенном вдоль потока несжимаемого газа. В нескольких экспериментальных режимах по числу Рейнольдса термоанемометрическим методом определены основные характеристики возмущений, которые нарастают за линией отрыва, инициируя переход к турбулентному состоянию течения. Полученные соотношения между частотами, пространственными инкрементами наиболее “опасных” возмущений и интегральными характеристиками профилей скорости хорошо согласуются с аналогичными данными для плоских отрывных течений.

КРАСНОБАЕВ К.В., ТАГИРОВА Р.Р. — 2013 г.

В линейном приближении исследована устойчивость плоского слоя самогравитирующего газа, ускоряемого под действием разности давлений на обеих сторонах слоя. Рассмотрены двумерные возмущения несжимаемой среды. Учтена конечная толщина слоя. Найдено, что в области, где доминируют эффекты неустойчивости Рэлея–Тейлора, действие самогравитации приводит к росту лишь достаточно коротковолновых возмущений. Если же силы гравитационного притяжения между частицами среды больше разности давлений на сторонах слоя, то неустойчивы длинноволновые возмущения. Проведено сравнение результатов линейной теории с получаемыми путем непосредственных численных расчетов. Показано, что линейная теория позволяет с приемлемой точностью оценивать скорость накопления массы при изменении толщины слоя.

ГРИГОРЬЕВ А.И., ШИРЯЕВ А.А., ШИРЯЕВА С.О. — 2013 г.

Рассмотрены физические механизмы реализации неустойчивости незаряженной капли в однородном электростатическом поле с учётом взаимодействия мод осцилляций. Показано, что существует асимптотическое значение критического полевого параметра, при величинах выше которого реализуется неустойчивость сразу всех мод. В электростатическом поле возбужденная в начальный момент времени мода вызывает одновременные осцилляции связанных с ней четырех соседних мод. Если изначально возбужденная мода теряет устойчивость, то одновременно реализуется неустойчивость всех связанных с ней мод. Неустойчивость поверхности капли развивается и в том случае, если изначально возбужденная мода устойчива, однако неустойчива, хотя бы одна из связанных мод.

ЛЕОНТЬЕВ Н.Е. — 2013 г.

Анализируются уравнения, описывающие течения слабосжимаемой жидкости в слабодефор-мируемом пористом скелете при нелинейном законе фильтрации с предельным (начальным) градиентом давления. На примере приближенных и численных решений задач о пуске галереи скважин и о пуске одиночной скважины показано, что учет в уравнении неразрывности квадратичного слагаемого, которое обычно отбрасывается при получении уравнений упругого режима, может качественно менять поведение решений с большой пространственной протяженностью.

ЖИЛКИН Б.П., ЗАЙКОВ Н.С., КИСЕЛЬНИКОВ А.Ю., ХУДЯКОВ П.Ю. — 2013 г.

Приведены результаты идентификации турбулентных структур в воздушных импактных струях в исходном и возбужденных состояниях, полученные путем обработки последовательностей тепловизионных изображений (термовидеофильмов). Использовалось положение о том, что структура в струе — это область потока, во всех точках-элементах которой температура как контрольный параметр изменялась во времени по единому динамическому закону. В результате проведенного анализа двумерных распределений характерных частот пульсации температуры для импактных воздушных струй выявлены и определены возникновение структурных областей и их локализация, эффект временной перемежаемости, различие в природе структурных образований, влияние структурных образований на теплоотдачу.

АБРАШКИН А.А., БОДУНОВА Ю.П. — 2013 г.

В рамках лагранжевого подхода разработан метод описания волнового пакета на поверхности бесконечно глубокой вязкой жидкости. Проанализирован случай, когда обратное число Рей-нольдса порядка квадрата крутизны волны. Выражения для траекторий жидких частиц определены с точностью до куба крутизны. Указаны условия, при которых эволюция огибающей пакета описывается нелинейным уравнением Шредингера с линейным по амплитуде диссипатив-ным членом. Сформулировано правило, когда такого рода слагаемое можно корректно добавлять в эволюционное уравнение произвольного порядка.

АГИШЕВА У.О., БОЛОТНОВА Р.Х., БУЗИНА В.А., ГАЛИМЗЯНОВ М.Н. — 2013 г.

С использованием широкодиапазонного уравнения состояния воды и пара исследованы особенности ударного и изоэнтропического воздействия на газожидкостные среды. Рассмотрено влияние давления, паро- газосодержания на скорость звука в газожидкостной смеси. На основе соотношений Рэнкина—Гюгонио получены параметры падающих и отраженных ударных волн в газожидкостной среде для случаев изотермического, адиабатического и ударного сжатий газовой компоненты. Показано, что при использовании уравнений Рэнкина—Гюгонио ударного сжатия смеси в рамках односкоростной двухтемпературной модели с общим давлением, при условии аддитивности по массе внутренней энергии смеси, каждая фракция сжимается по индивидуальной ударной адиабате. Проведен сравнительный анализ расчетов с экспериментальными данными по распространению и отражению от преграды акустических и ударных волн в паро- газожидкостных смесях.

ЖИЛЕНКО Д.Ю., КРИВОНОСОВА О.Э. — 2013 г.

Приведены результаты экспериментального исследования нестационарных течений вязкой несжимаемой жидкости в сферическом зазоре при модуляции скорости вращения одной из сфер по гармоническому закону; скорость вращения другой сферы постоянна. Амплитуды и частоты модуляции малы по сравнению со средними значениями скоростей вращения сфер. Переход к хаосу исследован в слое, толщина которого равна радиусу внутренней сферы, в случае встречного вращения сферических границ. В качестве исходного состояния рассмотрено периодическое течение, генерируемое в результате взаимной синхронизации частот предшествующего ему при меньших числах Рейнольдса трехчастотного режима. Показано, что некоторые свойства турбулентных потоков вблизи порога их формирования существенным образом зависят от частоты модуляции.

АЛИМОВ М.М. — 2013 г.

Предложена новая, локальная форма принципа, в которой оценки диссипации проводятся только в малой окрестности свободной межфазной границы в стационарных течениях Хеле-Шоу. Установлено, что для задачи о продвижении пузыря предложенный принцип математически эквивалентен вариационному принципу, сформулированному Сэффменом и Тэйлором без физического обоснования. Показано, что новая локальная форма принципа минимума диссипации эффективно решает проблему отбора единственного решения как в задаче о продвижении пузыря, так и в задаче о продвижении пальца.