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

ЕРМОЛАЕВ И. А., ЖБАНОВ А. И. — 2009 г.

На основе двумерного численного моделирования проведен анализ смешанной конвекции в вертикальном плоскопараллельном канале с двумя источниками тепла конечных размеров на стенке. Исследовано влияние расстояния между тепловыми источниками на структуру течения и поле температур. Расчеты ограничены диапазонами числа Грасгофа 0-105, числа Рейнольдса 0-10 и значением числа Прандтля 0.7. В качестве математической модели использованы нестационарные уравнения Навье-Стокса в приближении Буссинеска. Задача решена методом конечных элементов.

НАЛЕТОВА В. А., ПЕЛЕВИНА Д. А., ТУРКОВ В. А. — 2009 г.

Выполнен численный расчет различных статических форм поверхности магнитной жидкости, содержащей тела из хорошо намагничивающихся материалов (концентраторы магнитного поля), в однородном приложенном магнитном поле с учетом силы тяжести, поверхностного натяжения и зависимости намагниченности магнитной жидкости от напряженности магнитного поля. Показана возможность скачкообразного изменения формы поверхности. Предсказан гистерезис формы поверхности при циклическом увеличении и уменьшении приложенного поля.

ЛЕБЕДЕВА Н.А., ОСИПЦОВ А.Н. — 2009 г.

Исследовано движение инерционной дисперсной примеси в трехмерном осесимметричном стационарном течении вязкой несжимаемой среды, формирующемся при взаимодействии полубесконечной вихревой нити с ортогонально расположенной твердой подстилающей поверхностью. Параметры несущей фазы находятся из численного решения уравнений Навье-Стокса в предположении, что течение обладает свойством автомодельности известного типа [1]. Рассмотрены различные схемы межфазного силового взаимодействия, соответствующие различным отношениям плотностей фаз. Для нахождения континуальных параметров среды частиц использован полный лагранжев подход, позволяющий рассчитывать концентрацию дисперсной фазы в зонах пересечения траекторий и аккумуляции частиц. На основании параметрических расчетов обнаружено, что в случае тяжелых частиц (превышающих по плотности несущую фазу) формируется чашеобразная поверхность аккумуляции дисперсной фазы, визуализирующая область высокой завихренности. Найдена зависимость формы этой поверхности от определяющих параметров задачи. Показано, что в зависимости от соотношения плотностей фаз поля концентрации дисперсной фазы качественно различны.

ГАЛИМОВ Р.Н., МОЛЕВИЧ Н.Е. — 2009 г.

Исследована структура профиля плотности стационарных плоских ударных волн в колебательно-возбужденном газе. Для автомодельных решений построена бифуркационная диаграмма на плоскости параметров скорость бегущей волны - степень неравновесности среды. Бифуркационные границы областей существования различных типов структур получены аналитически. Показаны неустойчивость слабых плоских ударных волн, их ускорение и распад на последовательность импульсов или (при достаточно большой мощности накачки) волн с ненулевой асимптотой, амплитуда и скорость распространения которых не зависят от начального возмущения и определяются параметрами самой среды.

НИКИТИН С. А., ПОЛЕЖАЕВ В. И., СОБОЛЕВА Е. Б. — 2009 г.

Рассматривается тепловая гравитационная конвекция в слое, заполненном околокритическим веществом 3He и подогреваемом снизу. Обсуждается диапазон критериев, определяющих характеристики конвекции за порогом устойчивости механического равновесия. Рассмотрены особенности двух- и трехмерных надкритических структур, влияние адиабатического сжатия, теплообмен.

ИВАНОВ М. И. — 2009 г.

Рассматриваются собственные гармонические колебания дифференциально вращающегося слоя жидкости под действием потенциальных сил, повышение уровня которого считается пренебрежимо малым. Эти колебания удовлетворяют обыкновенному дифференциальному уравнению второго порядка с сингулярными коэффициентами, зависящими от пространственной координаты. Решения этого уравнения ищутся при помощи метода локального выделения особенностей, основанного на использовании свойств рядов Фукса ограниченного решения. Рассмотрены различные законы зависимости угловой скорости вращения океана от широты и их влияние на спектр задачи. Получено уравнение линий тока исследуемых колебаний. Рассмотрены два случая, когда зависимость скорости основного течения от широты совпадает с реальной зависимостью для небесного тела, и найдены соответствующие моды.

ИВАНОВА А. А., КОЗЛОВ В. Г., ПОЛЕЖАЕВ Д. А., ПОРО Д., СТАМБУЛИ М. — 2009 г.

Экспериментально изучен теплообмен в замкнутой полости в условиях вынужденной конвекции, возбуждаемой вибрирующим в полости телом (активатором). Рассмотрена тепловая задача в вибрационной ячейке Льюиса, моделирующая массообмен вблизи границы раздела двух жидкостей, на которой протекает химическая реакция. Исследован теплоперенос в зависимости от скорости вибрационных потоков и числа Прандтля: вибрационные потоки обеспечивают не только интенсивный теплоотвод от границы, но и однородное перемешивание жидкости в объеме полости. Построена зависимость теплоотдачи от интенсивности вибрационных потоков (от числа Рейнольдса, определенного по скорости осредненного течения) и числа Прандтля

БИРИХ Р.В., МАЗУНИНА Е.С. — 2009 г.

Исследована термокапиллярная неустойчивость в условиях невесомости плоского слоя бинарной жидкой смеси, поверхностное натяжение которой зависит от температуры. Разогрев (или охлаждение) жидкости происходит за счет тепловыделения активной примесью. Мощность тепловыделения пропорциональна концентрации активной компоненты. Примесь переносится диффузией и конвективным потоком. С течением времени активная компонента выгорает. Приведены нейтральные кривые для монотонных и колебательных возмущений при различных значениях безразмерных параметров. Методом конечных разностей исследованы некоторые нелинейные режимы конвекции. Определена зависимость интенсивности конвективного течения от числа Марангони. Для нестационарных режимов получены фазовые портреты.

МОГИЛЕВСКИЙ Е. И., ШКАДОВ В. Я. — 2009 г.

Рассматриваются течения тонких пленок вязкой жидкости по криволинейным вращающимся поверхностям. Изучено стационарное течение при больших и конечных числах Экмана. Рассмотрена возможность получения пленки заданной толщины. Исследуются также волнообразование на поверхности неоднородной пленки и процесс развития нелинейных волн. Проводится сравнение параметров течения пленки по плоскому диску и по криволинейной поверхности.

ОСТАПЕНКО В.В., ШИНКАРЕНКО Е.В. — 2009 г.

В рамках первого приближения теории мелкой воды изучается разрешимость задачи о течениях, возникающих после прохождения прерывной волны над уступом дна. Рассмотрены решения, в которых полная энергия потока сохраняется на уступе, и решения, в которых она на уступе теряется. Построены пять качественно различных типов устойчивых автомодельных решений этой задачи, для которых на плоскости безразмерных параметров выделены области их существования.

ВЛАСОВ В. И., ГОРШКОВ А. Б., КОВАЛЕВ Р. В., ЛУНЕВ В. В. — 2009 г.

Исследовано влияние малого притупленного носка на гиперзвуковое обтекание тонкой пластины с большими стреловидностью и удлинением под небольшими углами атаки. Анализ проведен путем численного моделирования в рамках параболизованных уравнений Навье-Стокса и уравнений Эйлера в сочетании с приближенными методами расчета теплообмена. Результаты сравниваются с данными экспериментов, в которых были обнаружены нетривиальные эффекты в распределении тепловых потоков на поверхности тонкой пластины.

ГАПОНОВ С. А., ТЕРЕХОВА Н. М. — 2009 г.

В рамках слабонелинейной теории устойчивости рассмотрено взаимодействие возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на непроницаемой и пористой поверхностях. Установлено, что на непроницаемой поверхности нелинейные взаимодействия осуществляются между волнами разной природы (акустическими и вихревыми) в режиме параметрического резонанса. Волной накачки выступает плоская акустическая волна. Нелинейные взаимодействия осуществляются в широком частотном диапазоне и могут привести к пакетному нарастанию волн Толлмина-Шлихтинга. На пористой поверхности подобные взаимодействия достаточны слабы, они вызывают слабое затухание акустической и слабое усиление вихревых компонент. Это приводит к затягиванию ламинарного режима течения и областей линейного нарастания возмущений. В этой ситуации может происходить заполнение низкочастотного спектра вихревых мод за счет нелинейных процессов, происходящих в трехволновых системах между вихревыми компонентами.

ПУШКАРЬ Е. А. — 2009 г.

В рамках модели идеальной магнитной гидродинамики в трехмерной неплоскополяризованной постановке исследовано распространение ударной волны солнечного ветра по поверхности околоземной головной ударной волны. Рассмотрены наиболее характерные значения параметров солнечного ветра и напряженности межпланетного магнитного поля для случая, когда плоский фронт ударной волны солнечного ветра движется с различными скоростями по линии Солнце-Земля. Построена трехмерная глобальная картина взаимодействия в зависимости от угла наклона поверхности головной ударной волны к скорости солнечного ветра и азимутального угла вдоль линии пересечения фронтов взаимодействующих ударных волн. Исследована эволюция течения, возникающего в окрестности головной ударной волны, и рассчитаны параметры среды и магнитного поля.

КУРЯЧИЙ А. П. — 2009 г.

Оценивается возможность ослабления поперечного течения в трехмерном несжимаемом ламинарном пограничном слое на скользящем крыле при воздействии объемных силовых источников, моделирующих осредненные по времени силы, генерируемые приповерхностным электрическим разрядом. При экспериментально наблюдаемом значении интенсивности источников исследовано влияние расстояния между ними и угла скольжения крыла на скорость поперечного течения.

АФАНАСЬЕВ А. А. — 2009 г.

Исследованы стационарные режимы неизотермической фильтрации жидкости и ее пара в поле силы тяжести. На плоскости определяющих параметров течения проведен анализ его возможных типов. Аналитические результаты работы используются в обсуждении возможности определения давления и температуры в недрах геотермальной системы по параметрам фильтрационного течения воды и пара в ее поверхностных проницаемых пластах

БРАТУХИН Ю. К., ЗУЕВ А. Л., КОСТАРЕВ К. Г., ШМЫРОВ А. В. — 2009 г.

Экспериментально и теоретически исследована новая устойчивая конфигурация трехфазной системы, образованной газом, горизонтальным слоем жидкости со свободной верхней поверхностью и нижним слоем-подложкой несмешивающейся жидкости. В случае, когда верхний слой обладает большим поверхностным натяжением, чем нижний, а его толщина достаточно мала, локальная деформация его поверхности может привести к возникновению стационарного концентрического разрыва, в границах которого нижний слой контактирует с газом. Изучены условия устойчивости такой системы фаз со стационарным разрывом, для различных пар жидкостей получены зависимости параметров разрыва от диаметра кюветы, толщины верхнего слоя и значений поверхностного натяжения жидкостей. Обсуждена постановка аналитической задачи о разрыве слоя. Проведено сопоставление экспериментальных данных с результатами расчетов, выполненных для модели разрыва в бесконечном слое.

ШРАГЕР Г. Р., ШТОКОЛОВА М. Н., ЯКУТЕНОК В. А. — 2009 г.

Представлено численное исследование двумерного вязкого течения со свободной поверхностью в горизонтальном цилиндре, вращающемся с постоянной скоростью. Для решения используется метод граничных элементов. Показана возможность реализации четырех различных вариантов поведения свободной поверхности на этапе перехода от горизонтальной формы к установившейся на начальном этапе вращения цилиндра.

ВЕДЕНЕЕВ В. В. — 2009 г.

В классических исследованиях панельного флаттера обычно используется предположение о том, что давление газа, действующее на пластину, может быть рассчитано с помощью поршневой теории - приближения точной при больших числах Маха. Потеря устойчивости, обнаруживаемая в этих исследованиях, имеет "связанный" тип, когда происходит взаимодействие двух мод колебаний. Недавно с помощью асимптотических методов был обнаружен другой тип потери устойчивости - одномодовый, который не может быть получен при использовании поршневой теории. В настоящей работе этот тип потери устойчивости исследуется численно с помощью метода Бубнова-Галеркина.

КОЛМЫЧКОВ В. В., МАЖОРОВА О. С., ПОПОВ Ю. П., ЩЕРИЦА О. В. — 2009 г.

Представлено математическое моделирование конвекции Рэлея-Бенара в прямоугольной полости с жесткими границами. С помощью двумерных и трехмерных расчетов изучена устойчивость валикового движения, индуцированного начальным возмущением специального вида. Для значений числа Рэлея, лежащих в диапазоне Ra = 1708 - 7000, число Прандтля Pr = 1, 0.71, проанализированы различные режимы перестройки течения по волновому числу.

САФРАЙ А.С., ТКАЧЕНКО И.В. — 2009 г.

Процессы смешения и волнообразования в гравитационных течениях, вызванных разрушением вертикальной перемычки, разделяющей в начальный момент времени тяжелую и легкую жидкости, исследованы при различных углах наклона канала. Расчеты выполнены на основе LES- и RANS-моделей. Показано, что при движении тяжелой жидкости вниз по склону канала происходит обрушение продольных и поперечных внутренних волн с образованием зон турбулентного смешения. В случае поднятия тяжелой жидкости вверх по склону преобладает волновой тип движения.